AGV 사이드 프로젝트 일지 4편 — STM32 UART 송신 + ROS2 launch 파일

지난 편 끝에 “USB-UART 컨버터 오면 통신 작업” 이라고 적어뒀던 그게 드디어 도착했다. 오늘은 STM32F407 + UART 컨버터로 PC 시리얼 모니터까지 메시지 흘리는 게 목표.

Table of contents

1. UART 컨버터 ↔ STM32F407 결선

위와 같이 연결한다. VCC 핀은 연결하지 않았다 — 컨버터도 3.3V 고 F407 Discovery 가 3.3V 로직 보드라 따로 전원을 줄 필요가 없다. GND / TX / RX 만 결선.

결선 방향 주의: 컨버터 TX → STM32 RX, 컨버터 RX → STM32 TX. 한쪽이 보내는 걸 반대쪽이 받아야 하니까 X 자로 교차한다.

점퍼 케이블이 앞쪽 헤더에 안 들어감

점퍼 케이블이 앞쪽 헤더엔 잘 안 들어가서 뒤쪽에 연결했다. 점퍼 케이블용 헤더는 뒤쪽이 맞는 것 같고, 앞쪽은 어떤 특정 커넥터 전용인 듯한데 어떤 건지는 못 찾았다 (나중에 확인 필요).

2. 왜 USART2 인가? USART3 은 왜 안 쓰는가

코드를 짜기 전에 어느 USART 를 쓸지 정했다.

USART2 선택 이유:

• F407 Discovery 보드에서 PA2 (TX) / PA3 (RX) 에 매핑돼 있고 점퍼로 접근하기 편함

USART3 을 안 쓰는 이유:

• USART3 은 RS485 통신용으로 남겨둘 계획. AGV 의 라즈베리파이 ↔ STM32 통신을 RS485 로 가져갈 거라 USART3 자리를 미리 비워둠.

Blocking 부터 시작 — DMA + 인터럽트는 나중에

UART 송신은 세 가지 방식이 있다:

일단 blocking 으로 충분. “Hello AGV” 같은 짧은 메시지 1초마다 보내는 정도라 CPU 가 잠시 멈춰도 무관. DMA 는 RS485 통신에서 도입할 예정. 양방향 + 고빈도가 되면 그때 필요해진다.

그리고 변수를 최소화하기 위해 기존 PWM 코드는 주석 처리 했다 (지난 편의 LED 순환 점등 부분). 한 번에 한 가지만 보기 위해.

3. CubeMX 에서 USART2 활성화

• 모드: Asynchronous
• Baud rate: 115200
• Word length: 8 bits
• PA2 → TX, PA3 → RX 자동 할당

설정 후 코드 생성하면 HAL_UART_Transmit() 으로 송신 가능.

4. STM32CubeIDE 안에서 시리얼 콘솔 띄우기

결과 확인은 Putty 같은 별도 프로그램으로 해도 되지만, 이왕 STM32CubeIDE 를 쓰는 김에 IDE 안에서 어떻게 띄우는지 찾아봤다.

방법:

1. Console 탭 → ”+” 드롭다운 클릭
2. Command Shell Console 선택
3. Connection Type 을 Serial 로 변경
4. UART 컨버터가 잡힌 COM 포트 지정 (장치 관리자에서 확인 가능)
5. Baud rate, word length 등을 보드 설정과 일치시킴

5. 결과 — 메시지 수신 확인

Hello AGV #N 메시지가 1초마다 잘 들어왔다. STM32 → 컨버터 → USB → PC 라인 검증 완료.

더 하고 싶었지만 케이블이 더 와야 해서 STM32 는 여기까지. 다음엔 양방향 (수신 + echo) 으로 확장.

6. ROS2 launch 파일 — 노드 여러 개 한 번에 띄우기

라즈베리파이에서는 ROS2 추가 예제 진행. 오늘 배운 건 launch 파일.

Launch 파일이 뭔가

여러 노드를 한 번에 실행하는 도구. 지금까지는 ros2 run 으로 노드 하나씩 띄웠는데, 실제 시스템에선 노드가 10개 넘게 동시에 떠야 한다 (모터 제어 / 센서 입력 / 경로 계획 / 안전회로 / 로깅 …). 하나씩 띄우면 터미널이 10개 필요.

Launch 파일은 그걸 한 파일에 묶어준다.

from launch import LaunchDescription
from launch_ros.actions import Node

def generate_launch_description():
    return LaunchDescription([
        Node(
            package='my_agv_pkg',
            executable='talker',
            name='talker_node',
            output='screen',
        ),
        Node(
            package='my_agv_pkg',
            executable='listener',
            name='listener_node',
            output='screen',
        ),
    ])

• LaunchDescription 안에 실행할 액션(노드) 리스트 를 넣음
• 각 노드에 패키지 이름 / 엔트리 포인트 이름 / 런타임 노드 이름 지정
• output='screen' 으로 로그를 터미널에 출력

시행착오 — 로컬 파일을 수정하고 있었다

복붙 안 하고 타이핑으로 따라 쳐서 그런가 실행 중 오류가 발생했다.

launch file not found

처음엔 “뭐지?” 했는데, 알고 보니 SSH 환경 (라즈베리파이) 이 아니라 로컬 환경 (Windows) 의 파일을 수정하고 있었다. 바본가 싶었지만 누구나 한 번쯤 하는 실수.

VS Code 의 Remote SSH 탭과 로컬 탭이 같이 떠 있으면 헷갈리기 쉽다. 다음부턴 작업 전 파일 경로의 호스트명을 한 번 확인하자.

결과 — 두 노드 동시 실행

다시 라즈베리파이 측 파일로 옮겨 수정하고 빌드 후 실행.

두 노드가 동시에 뜨는 걸 확인. 나중에 micro-ROS (STM32 위에서 돌아갈 ROS 클라이언트) 와 라즈베리파이 노드들을 launch 하나로 묶을 계획이다. 이게 실제 시스템 배포의 표준 방식 이라고 한다.

오늘 한 것

• USB-UART 컨버터 ↔ STM32F407 결선 (3.3V 로직이라 VCC 생략)
• USART2 선택 (USART3 은 RS485 용으로 보존)
• Blocking 방식 1초 주기 송신 (HAL_UART_Transmit)
• STM32CubeIDE 내장 Command Shell Console 로 시리얼 수신 확인
• ROS2 launch 파일로 talker + listener 두 노드 동시 실행

다음 할 것 (다음 월요일)

• F407 UART 양방향 통신 — 수신 + echo
• micro-ROS agent + client 셋업 — STM32 가 ROS2 노드 역할을 직접 하게 됨
• 케이블 추가 도착 시 모터 드라이버 결선

회고

계속 학습만 하고 진도는 안 나가는 느낌. 임베디드라 부품이 안 오는 게 큰 이유긴 한데, 혼자 웹서비스 만들 때와 템포가 너무 차이 나서 좀 어색하다.

다만 한 가지 다른 점: 코드를 AI 에이전트가 바꾸는 게 아니라, 작성된 걸 내가 따라치고 있다. 그것만으로도 학습에는 도움이 되는 기분. 키보드를 통해 한 번 더 흘러가는 게 머리에 남는 것 같다.

오늘은 몸이 좀 안 좋아서 여기까지. 주말 쉬고 월요일에 이어서.

시행착오 모음

COM 포트가 안 보일 때

USB-UART 컨버터를 꽂았는데 장치 관리자에 COM 포트가 안 보이는 경우 가 있다. → 해당 칩셋 (CP210x / FT232 / CH340 등) 의 드라이버를 설치 해서 인식하게 한다.

”Termination of previous launch did not complete successfully”

빌드는 성공했는데 플래시 시도 시 위 에러 발생. 해결:

1. ST Link 디버그 서버 (ST-LINK_gdbserver.exe) 를 작업 관리자에서 강제 종료
2. STM32 개발보드의 USB 케이블을 잠깐 뺐다가 다시 연결
3. 다시 플래시

ST Link 가 이전 디버그 세션을 정리하지 못한 상태로 남아있을 때 생기는 문제.

더 공부해볼 것

1. STM32 UART 송신 3가지 방식의 trade-off

• Blocking (HAL_UART_Transmit) — 간단, CPU 점유
• 인터럽트 (HAL_UART_Transmit_IT) — CPU 비점유, 콜백 처리 필요
• DMA (HAL_UART_Transmit_DMA) — 대용량/고빈도, 메모리 직접 전송
• RS485 멀티드롭 환경에선 DMA + 인터럽트가 거의 필수가 되는 이유
• HAL 위에서의 callback 흐름 (HAL_UART_TxCpltCallback 등)

2. USART vs UART 정확한 차이

• UART = Universal Asynchronous Receiver/Transmitter — 비동기만
• USART = Universal Synchronous/Asynchronous … — 동기 모드 추가 가능
• STM32 의 “USART” 페리페럴은 둘 다 지원하지만 보통 Asynchronous 모드만 쓰임
• 동기 모드 사용 예시 (SPI 와 유사한 형태)

3. Baud rate 115200 의 의미

• 초당 115200 bit 전송
• 실효 데이터 속도 = baud × (data bits / total bits) — start/stop bit 오버헤드 고려
• 더 높은 속도 (921600, 1Mbps 등) 시 케이블 길이·노이즈 영향
• 클럭 정확도 (HSI vs HSE) 가 baud rate 오차에 미치는 영향

4. ROS2 launch 파일 심화

• 인자(arguments) 와 substitutions — 런타임에 값 주입
• 조건부 실행 — IfCondition, UnlessCondition
• 그룹 액션 — namespace 격리, lifecycle 제어
• XML / YAML 형식 launch 파일과 Python 형식의 차이
• ROS2 Launch 공식 튜토리얼

5. micro-ROS — STM32 가 ROS2 노드가 되는 메커니즘

• 다음 편의 핵심 주제
• micro-ROS agent (PC/Pi 측) ↔ client (MCU 측) 구조
• micro-XRCE-DDS 프로토콜 (DDS 의 임베디드용 슬림 버전)
• STM32 + FreeRTOS 위에서 ROS2 토픽을 직접 publish 하는 흐름