ESP32 듀얼 마스터 개발 보드 교육 커리큘럼

🎓 ESP32 듀얼 마스터 개발 보드 교육 커리큘럼 

 

'ESP32 듀얼 마스터 개발 보드' (ESP32 2개, 9종 센서, 5종 액추에이터 및 디스플레이, 릴레이 포함)의 강력한 기능을 활용하여, 초급부터 고급 IoT 네트워크 구축까지 실습할 수 있는 4주 또는 8주 과정의 교육 커리큘럼을 제안합니다. 

 

💡 교육 목표

 

ESP32의 기본적인 프로그래밍 및 Wi-Fi 기능을 숙달하고, 듀얼 컨트롤러 환경에서 서버-클라이언트 통신을 구현하여 실제 IoT 시스템 통합 능력을 배양합니다. 

 

 

🎓 ESP32 듀얼 마스터 개발 보드 교육 커리큘럼 제안

제시된 'ESP32 듀얼 마스터 개발 보드' (ESP32 2개, 9종 센서, 5종 액추에이터 및 디스플레이, 릴레이 포함)의 강력한 기능을 활용하여, 초급부터 고급 IoT 네트워크 구축까지 실습할 수 있는 4주 또는 8주 과정의 교육 커리큘럼을 제안합니다.

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💡 교육 목표

ESP32의 기본적인 프로그래밍 및 Wi-Fi 기능을 숙달하고, 듀얼 컨트롤러 환경에서 서버-클라이언트 통신을 구현하여 실제 IoT 시스템 통합 능력을 배양합니다.

 

 

🗓️ 커리큘럼 구성 (4주 집중 과정)

주차	주제	주요 학습 내용	실습 목표
1주차	ESP32 기본 및 센서 입문	ESP32 개발 환경 설정 Arduino IDE 등), GPIO 디지털/아날로그 입출력 원리, 센서 데이터 수집의 기본.	온습도/조도/초음파 센서 값 읽고 시리얼 모니터 및 OLED에 출력하기.
2주차	출력 및 I2C PWM 제어	I2C 통신 LCD, OLED 제어, PWM 제어, RGB LED 색상 변경, 부저/릴레이를 이용한 외부 장치 제어.	센서 값에 따라 RGB LED 색상 변화 및 릴레이를 이용한 전등 ON\tOFF 자동 제어.
3주차	네트워크 기본 및 클라이언트 구현	Wi-Fi 접속 및 TCP/IP 기초, MQTT 통신 원리. 클라이언트 ESP32에서 센서 데이터를 서버로 전송하는 코드 구현.	클라이언트 ESP32(센서)에서 서버 ESP32로 5종 센서 데이터 주기적으로 HTTP 또는 MQTT 전송.
4주차	듀얼 마스터 서버 구현 및 통합	서버 ESP32에서 HTTP 서버 구축(Web Server), 클라이언트 데이터 수신 및 통합 처리, JSON 데이터 파싱.	서버 ESP32에 웹 페이지를 호스팅하고, 클라이언트 데이터를 수신하여 웹에서 실시간 모니터링 및 제어 (예: 웹 버튼으로 클라이언트 RGB 제어).

 

확장 커리큘럼 (8주 심화 과정)

주차	주제	주요 학습 내용	실습 목표
5주차	고급 센서 및 Actuator 활용	조이스틱(ADC)/진동/소리 센서 데이터 처리, PIR 센서를 이용한 인터럽트 처리, 릴레이를 이용한 펄스 제어.	조이스틱을 이용해 $\text{LCD}$ 메뉴를 탐색하고, $\text{PIR}$ 감지 시 알람 $(\text{Buzzer})$ 및 로그 기록.
6주차	보조 통신 및 ow Power	듀얼 ESP32 간 UART 직접 통신을 이용한 명령 교환, Deep Sleep 모드 활용(Low Power IoT).	메인 Wi-Fi 연결 실패 시 UART를 통해 서버에서 클라이언트로 비상 명령 전송. 센서 값 기록 후 Deep Sleep 진입.
7주차	데이터베이스 및 클라우드 연동	수집된 데이터를 클라우드 플랫폼 Thingspeak AWS IoT 등)에 업로드. 데이터베이스 MySQL) 기본 이해 및 연동.	서버 ESP32에서 클라이언트 데이터를 취합하여 $1$분 간격으로 클라우드에 전송 및 대시보드 구축.
8주차	최종 프로젝트 통합	OTA(Over The Air) 펌웨어 업데이트 구현, 전체 시스템의 안정성 및 오류 처리 강화.	스마트 환경 모니터링 및 제어 시스템 구축: 서버는 웹/클라우드 통신, 클라이언트는 환경 감지 및 릴레이 제어를 담당하는 완성된 듀얼 IoT 프로젝트 발표.

 

 

 

👶 C 언어 비전공자를 위한 ESP32 및 IoT 입문 커리큘럼

C 언어에 대한 사전 지식이 없는 초보자를 대상으로 ESP32와 IoT 하드웨어, 전자 회로 기본을 쉽고 단계적으로 학습할 수 있는 8주 과정 커리큘럼을 제안합니다. Arduino 언어 (Wiring 문법, C++ 기반)를 사용하여 진입 장벽을 낮추고, 블록 코딩을 병행하여 코딩의 원리를 먼저 이해하도록 돕습니다.

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💡 교육 목표

C 언어 지식 없이 ESP32 개발 환경을 구축하고, 센서 데이터를 읽어 웹으로 전송하며, 간단한 전자 회로 원리를 이해하여 독립적인 IoT 프로젝트를 수행할 수 있도록 합니다.

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🗓️ 커리큘럼 구성 (8주 기초 과정)

 

주차	주제	주요 학습 내용	실습 목표 및 결과물
1주차	개발 환경 및 코딩 기초	블록 코딩(Scratch 또는 Entry)을 활용한 코딩의 논리 학습, $\text{ESP}32$ 소개, $\text{Arduino}$ $\text{IDE}$ 설치 및 기본 구조 $(\text{setup}, \text{loop})$ 이해.	$\text{ESP}32$의 $\text{Blink}$ 예제를 통해 $\text{LED}$ 제어 및 첫 $\text{Firmware}$ 업로드.
2주차	전자회로 기초 및 디지털 $\text{I/O}$	전압, 전류, 저항의 기본 개념 $(\text{Ohm}$의 법칙$),$ $\text{GPIO}$ 디지털 입출력 원리, 풀업/풀다운 저항 이해.	버튼 입력에 따라 $\text{RGB}$ $\text{LED}$를 $\text{ON}$/$\text{OFF}$하고, 부저로 소리를 내는 디지털 제어 실습.
3주차	센서 데이터와 아날로그 $\text{I/O}$	$\text{ADC}$ $(\text{Analog}$ $\text{to}$ $\text{Digital}$ $\text{Conversion})$ 원리, $\text{PWM}$ $(\text{Pulse}$ $\text{Width}$ $\text{Modulation})$ 원리, 아날로그 센서 데이터 읽기.	조이스틱 움직임에 따라 $\text{RGB}$ $\text{LED}$의 색상/밝기를 $\text{PWM}$으로 조절하고, 조도센서 값을 읽어 $\text{PC}$로 출력.
4주차	디스플레이 및 $\text{I2C}$ 통신	$\text{I2C}$ 통신 원리 $(\text{Master}$/$\text{Slave})$, 캐릭터 $\text{LCD}$ 및 $\text{OLED}$ 사용법. 센서 데이터를 디스플레이에 출력하여 정보 시각화.	온습도 센서 값을 읽어 $\text{OLED}$ 및 $16\text{x}2$ $\text{LCD}$에 실시간 표시.
5주차	네트워크 $\text{Wi-Fi}$ 연결 및 $\text{HTTP}$	$\text{Wi-Fi}$ 설정 및 접속 원리, $\text{HTTP}$ 요청 $(\text{GET}, \text{POST})$의 기본 이해. 센서 데이터를 간단한 $\text{Web}$ $\text{Server}$로 전송.	$\text{ESP}32$를 $\text{Client}$로 설정하고, 센서 데이터를 $\text{Google}$ $\text{Sheets}$나 간이 서버에 전송 $(\text{GET}$ 요청$)$.
6주차	$\text{Web}$ $\text{Server}$ 구축 및 제어	$\text{ESP}32$를 $\text{AP}$ $(\text{Access}$ $\text{Point})$ 및 **$\text{Web}$ $\text{Server}$**로 설정하여 $\text{HTML}$ 웹 페이지 호스팅 원리 학습.	스마트폰으로 $\text{ESP}32}$에 접속하여 웹 페이지의 버튼으로 $\text{RGB}$ $\text{LED}$나 릴레이 $(\text{전등})$를 제어하는 $\text{Web}$ $\text{App}$ 구축.
7주차	클라우드 연동 및 $\text{Actuator}$ 활용	$\text{IoT}$ 클라우드 플랫폼 $(\text{Thingspeak}$ 등$)$ 연동, $\text{MQTT}$ 통신 원리 $(\text{Publisher}/\text{Subscriber})$, 릴레이와 전등 제어.	$\text{MQTT}$를 이용해 클라우드에 센서 데이터를 전송하고, 클라우드 명령으로 릴레이를 제어 $(\text{원격}$ $\text{스위치})$.
8주차	시스템 통합 및 프로젝트	$9$종 센서와 $\text{Actuator}$를 통합하여 $\text{IoT}$ 시스템 구축, $\text{Deep}$ $\text{Sleep}$을 이용한 저전력 운용.	최종 프로젝트: '스마트 알람 시스템' 구축. $\text{PIR}$ 센서로 인체 감지 시 알람 $(\text{Buzzer})$과 $\text{OLED}$ 메시지를 출력하고, $\text{Wi-Fi}$로 상태를 전송.

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📝 과정 진행 시 주요 가이드라인

1. 쉬운 언어 사용: C 언어의 복잡한 포인터나 메모리 관리 대신, $\text{Arduino}$ 라이브러리와 함수 $(\text{e.g.,}$ $\text{digitalWrite}()$, $\text{analogRead}())$ 사용법에 집중합니다.
2. 하드웨어 우선 실습: 이론 설명 후 바로 해당 회로를 보드에서 실습하고, 직접 눈으로 결과를 확인 $(\text{Image of an ESP32 board connected to various sensors and a display, clearly showing the connections})$하는 과정을 통해 흥미와 이해도를 높입니다.
3. 블록 코딩 활용: 처음 $2$주 동안은 $\text{Arduino}$ $\text{IDE}$와 함께 $\text{CodeBlocks}$나 $\text{Visuino}$와 같은 블록 코딩 도구를 병행하여, 코딩의 논리 흐름 $(\text{if}, \text{for}, \text{while})$을 먼저 익히도록 유도합니다.