가장 쉽게 접할 수 있는 IoT 디바이스인 라즈베리파이를 선택해 윈도우 10 IoT와 UWP를 사용한 임베디드 프로그래밍을 설명한다. 더 나아가 라즈베리파이와 함께 사용할 수 있는 여러 가지 센서와 마이크, 카메라, 모터, 블루투스, 와이파이에 이르기까지 다양한 디바이스를 스마트하게 만드는 프로젝트를 중심으로 설명을 풀어간다. 마이크로소프트 애저의 IoT 솔루션을 활용해 원격 디바이스 제어와 데이터 수집, 분석을 처리하는 커스텀 솔루션을 만들어가는 과정을 담아내 IoT 프로그래밍의 정수를 보여준다.

 

★ 이 책의 구성 ★

1부에서 임베디드 프로그래밍의 기초를 설명하고 데스크톱과 웹, 모바일 앱 프로그램과 어떻게 구별하는지 다룬다. 프로그래밍 환경을 구성하고 윈도우 10 IoT 코어에서 \"Hello, world!\"와 같은 프로젝트를 어떻게 작성하는지도 설명한다. 더불어 UI 선언을 위해 UWP 스레딩 모델, XAML 마크업과 관련된 몇 가지 기본 개념을 설명한다. 경험 있는 개발자는 이 부분을 건너뛰고 2부로 넘어가도 된다.
2부는 윈도우 10 IoT와 UWP를 사용한 디바이스 프로그래밍에 관련된 장들을 포함한다. 먼저 여러 센서에서 데이터를 수집하고 디바이스를 제어하는 방법을 설명한다. 이어서 마이크와 카메라에서 신호를 수집하고 처리하는 방법을 설명한다. 그다음 다양한 직렬 통신과 블루투스, 와이파이, 올조인(AllJoyn) 등의 통신 프로토콜을 사용해 IoT 모듈이 다른 디바이스와 통신하도록 하는 방법을 설명한다. 모터를 제어하고 마이크로소프트 인지(Cognitive) 서비스와 애저 머신러닝을 사용해 디바이스를 똑똑하고 지능적으로 만드는 방법도 설명한다.
3부는 클라우드를 다룬다. 디바이스 원격 분석과 예측 유지관리를 위한 2개의 사전 구성된 애저 IoT 솔루션을 사용하는 방법을 설명한다. 마지막 장에서는 사용자 지정 IoT 솔루션을 밑바닥부터 차근차근 만들어 가는 자세한 과정을 다룬다. 이 내용은 IoT 프로그래밍의 정수를 보여주며, 클라우드로 원격 센서의 데이터를 전송해 데이터를 저장하고 처리 및 표현한다. 또한 비정상 센서 판독 값을 윈도우 10에서 실행하는 모바일 앱에 바로 알려주는 방법도 설명한다.
6개의 부록에서 비주얼 베이직(Visual Basic)과 자바스크립트(JavaScript)로 LED를 깜박이는 방법(부록 A), 라즈베리 파이의 HDMI 모드(부록 B), 비트 인코딩(부록 C), 코드 공유 전략(부록 D)을 설명했으며, Visual C++/구성 요소 확장(부록 E)을 소개하고, 비주얼 스튜디오 2017에서 IoT 개발을 설정하는 방법을 설명한다(부록 F

PART 1. 기본 개념

Chapter 1. 임베디드 디바이스 프로그래밍
__임베디드 디바이스 정의
____특수 목적의 펌웨어
____마이크로컨트롤러 메모리
____어디나 존재하는 임베디드 디바이스
__임베디드 디바이스 연결: 사물인터넷
__임베디드 디바이스 기본
__임베디드 디바이스 프로그래밍 vs. 데스크톱과 웹, 모바일 프로그래밍
____유사성과 사용자 상호작용
____하드웨어 추상 계층
____견고성
____리소스
____보안
__윈도우 10 IoT 코어와 유니버설윈도우 플랫폼의 이점
__요약

Chapter 2. 디바이스의 유니버설 Windows 플랫폼
__윈도우 10 IoT 코어
__디바이스를 위한 유니버설 Windows 플랫폼의 파워
__도구 설치와 구성
____윈도우 10
____비주얼 스튜디오 2017 이상
____윈도우 IoT 코어 프로젝트 템플릿
____윈도우 10 IoT 코어 대시보드
__디바이스 셋업
____라즈베리 파이 2와 파이 3용 윈도우 10 IoT 코어 스타터 팩
____윈도우 10 IoT 코어 설치
____개발 보드 구성
__Hello, world! 윈도우 IoT
____회로 어셈블리
____LED와 저항, 전자 컬러 코드
____액티브 로와 액티브 하이 상태
____라즈베리 파이 2 핀 배치도
____무납땜 브레드보드 연결
____C#과 C++를 사용해 LED 켜고 끄기
__유용한 도구와 유틸리티
____디바이스 포털
____윈도우 IoT 리모트 클라이언트
____SSH
____FTP
__요약

Chapter 3. 윈도우 IoT 프로그래밍 에센셜
__라즈베리 파이 2의 외부 디스플레이 연결과 부트 구성
__headed 및 headless 모드
__헤드리스 애플리케이션
____C#
____C++
____아두이노 와이어링 애플리케이션
____요약
__헤드 있는 애플리케이션의 진입점
____C#/XAML
__비동기 프로그래밍
____작업자 스레드와 스레드 풀
____타이머
____UI와 작업자 스레드 동기화
__DispatcherTimer를 사용해 LED 깜박거리기
__요약

Chapter 4. 헤드 있는 장치를 위한 사용자 인터페이스 디자인
__UWP 애플리케이션의 UI 디자인
____비주얼 디자이너
____XAML 네임스페이스
____컨트롤 선언, 속성, 특성
____스타일
____리소스 컬렉션
____기본 스타일과 테마 리소스
__레이아웃
____StackPanel
____Grid
____RelativePanel
__이벤트
____이벤트 처리
____이벤트 핸들러와 비주얼 디자이너
____이벤트 전파
____사용자 지정 이벤트 선언과 발생
__데이터 바인딩
____컨트롤 속성 바인딩
____변환기
____필드에 바인딩하기
____메서드 바인딩하기
__요약

PART 2. 디바이스 프로그래밍

Chapter 5. 센서의 데이터 판독
__비트, 바이트, 데이터 형식
__이진 데이터 디코딩과 인코딩
____비트 연산자
____시프트 연산자와 비트 마스킹, 이진 표현
____바이트 인코딩과 엔디언
____BitConverter
____BitArray
__센스 HAT 애드온 보드
__사용자 인터페이스
__온도와 기압
__상대 습도
__가속도계 및 자이로스코프
__자기계
__센서 보정
__싱글턴 패턴
__요약

Chapter 6. 입력과 출력
__촉각 버튼
__조이스틱
____미들웨어 계층
____조이스틱 상태 시각화
__LED 배열
__조이스틱과 LED 배열 통합
__센서 판독과 LED 배열 통합하기
__터치스크린과 제스처 다루기
__요약

Chapter 7. 오디오 처리
__음성 합성
__음성 인식
____배경
____앱 기능과 시스템 구성
____UI 변경
____일회성 인식
____연속 인식
__음성 명령을 사용해 디바이스 제어하기
____하드웨어 설정
____코드 작성
__시간 및 주파수 도메인에서의 파동
____고속 푸리에 변환
____샘플링 레이트와 주파수 척도
____데시벨 척도
__웨이브폼 스펙트럼 분석기
____파일 읽기
____웨이브폼 오디오 파일 포맷 읽기 프로그램
____신호 윈도우와 단구간 푸리에 변환
____스펙트럼 히스토그램
____스펙트럼 표시
____LED 배열에서 스펙트럼 표시
__요약

Chapter 8. 영상 처리
__USB 카메라를 사용한 이미지 획득
__얼굴 감지
__얼굴 추적
____UI에서 얼굴 위치 표시
____LED 배열의 얼굴 위치 표시
__OpenCV 및 네이티브 코드 인터페이스
____솔루션 구성 및 OpenCV 설치
____영상 임계값 처리
____처리 결과 시각화
____객체 감지
____객체 인식을 위한 기계 시각
____윤곽선 근사치
____객체 식별
____최종 메모
__요약

Chapter 9. 디바이스 연결
__시리얼 통신
____UART 루프백 모드
____프로젝트 골격
____시리얼 디바이스 구성
____데이터 쓰기/읽기
__디바이스 내부 통신을 위한 애플리케이션 작성
____변환기 연결
____IoT 디바이스 원격 제어
__블루투스
____연결 설정
____프로젝트 아키텍처 및 블루투스 장치 열거
____LED 색상 명령
____윈도우 런타임 요구 사항을 적용한 LedArray 클래스
____헤드 있는 클라이언트 애플리케이션
__와이파이
__올조인
____인트로스펙션 XML 파일
____올조인 스튜디오
____생산자
____올조인 IoT 탐색기
____맞춤형 소비자
__윈도우 원격 아두이노
__요약

Chapter 10. 모터
__모터 및 장치 제어 기본 원리
__모터 HAT
__펄스폭 변조
____드라이버
__DC 모터
____PWM 신호를 이용한 모터 제어 구현
____헤드 있는 애플리케이션
__스테퍼 모터
____풀 스텝 모드 제어
____헤드 있는 앱
____자동 속도 조정
____마이크로 스테핑
__서보 모터
____하드웨어 어셈블리
____헤드 있는 앱
__공급자
____Lightning 공급자
____PCA9685 컨트롤러 공급자
____DC 모터 제어
__요약

Chapter 11. 디바이스 러닝
__Microsoft Cognitive Services
____감정 감지기
____LED 배열로 감정 나타내기
____컴퓨터 비전 API
__커스텀 인공 지능
____동기와 개념
____마이크로소프트 애저 머신러닝 스튜디오
__이상 감지
____훈련 데이터세트 얻기
____원-클래스 서포트 벡터 머신을 사용한 이상 감지
____웹 서비스 준비와 게시
____웹 서비스 클라이언트 구현하기
____정리
__요약

PART 3. 애저 IoT 스위트

Chapter 12. 원격 디바이스 모니터링
__사전 구성된 솔루션 설정하기
__디바이스 프로비저닝
____새로운 디바이스 등록하기
____디바이스 정보 전송하기
__원격 측정 데이터 전송하기
__원격 명령 수신 및 처리
____디바이스 정보 업데이트하기
____원격 명령에 응답하기
__애저 IoT 서비스
__요약

Chapter 13. 예측 유지 관리
__미리 구성된 솔루션
____솔루션 대시보드
____머신러닝 워크스페이스
____Cortana Analytics Gallery
__애저 리소스
__애저 스토리지
____예측 유지 관리 스토리지
____원격 측정과 예측 결과 스토리지
____DeviceList
__애저 스트림 분석
__솔루션 소스 코드
__이벤트 허브와 머신러닝 이벤트 프로세서
____머신러닝 데이터 프로세서
____애저 테이블 스토리지
__시뮬레이터 WebJob
__예측 유지 관리 웹 애플리케이션
____시뮬레이션 디바이스
____원격 분석 서비스
__요약

Chapter 14. 사용자 지정 솔루션
__IoT 허브
____클라이언트 애플리케이션
____디바이스 레지스트리
____원격 분석 데이터 전송하기
__스트림 분석
____스토리지 계정
____애저 테이블
____이벤트 허브
____스트림 분석 작업
____입력
__이벤트 프로세서
__Power BI를 사용한 데이터 시각화
__알림 허브
____스토어 연결
____알림 클라이언트 애플리케이션
____Notification Hub 만들고 구성하기
____이벤트 프로세서로 알림 메시지 전송하기
__클라우드에 이벤트 허브 프로세서 배포하기
__요약

★ 지은이의 말 ★

IoT 프로그래밍은 상상으로만 가능했던 기능을 커스텀 디바이스를 만들고 프로그래밍할 수 있는 기회를 제공한다. 단계별로 정확하게 따라 하면서 솔루션을 만들 수 있도록 돕는다. 이 책을 읽으면 디바이스 프로그래밍의 기본과 함께 디바이스와 로봇을 혁신시키는 코드를 작성할 기량도 갖출 수 있을 것이다.
학습하는 데 로우 레벨 프로그래밍 전문가가 될 필요는 없다. 복잡한 주제를 탐구하기 전에 기본 개념과 프로그래밍 기법을 설명하고, 각 장과 부록은 디바이스 프로그래밍을 빠르게 마스터할 수 있도록 적당한 수준의 내용을 다룬다.

★ 옮긴이의 말 ★

클라우드 컴퓨팅의 전성시대가 되면서 전반적인 IT 환경에서 다소 외인부대처럼 느껴졌던 임베디드 프로그래밍 영역이 이제는 클라우드를 타고 활용성이 높은 혁신 기술로 거듭났고 우리를 이를 IoT라고 부릅니다.
이 책이 소개하는 마이크로소프트의 윈도우 10 IoT 코어와 애저 IoT 스위트를 활용하면 원하는 IoT 솔루션을 빠르게 구현할 수 있습니다. 비교적 쉽게 구할 수 있는 라즈베리파이를 사용해 IoT 프로그래밍의 실제를 경험하게 해줄뿐더러, 클라우드와 결합될 때 IoT 솔루션의 구현이 얼마나 빨라지고 강력해질 수 있는지 궁금하다면, 이 책의 내용이 답해줄 것입니다.
번역하는 동안 책에서 사용한 비주얼 스튜디오 버전이 올라갔고, 마이크로소프트 애저의 IoT 솔루션이 제공하는 IoT 서비스와 SDK에도 변화가 있었습니다. 책에는 이러한 변화를 모두 반영했으며, 저자의 소스코드와 별도로 비주얼 스튜디오 2019에 맞춘 예제를 역자의 깃허브에서 제공합니다.

코로나 19가 사라진 새봄을 꿈꾸며…
2020년 12월.
김도균