MGM_Raspi

스마트팜 IoT 시스템의 라즈베리파이 서버
센서 데이터 수집, 액추에이터 제어, 영상 스트리밍을 담당

졸업작품으로 개발한 스마트팜 프로젝트의 일부입니다. MGM (백엔드) · MGM_React_View (프론트엔드) 와 연동됩니다.

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시스템 구성

[프론트엔드] <-> [백엔드] <-> [라즈베리파이 서버 (이 레포)] <-> [센서 / 액추에이터 / 카메라]

이 레포는 라즈베리파이에서 동작하며 아래 내용을 담당

• 온습도(SHT30) · 조도 센서 데이터 수집
• 액추에이터(회전 · 물 분사 · LED) 제어
• 카메라 영상 스트리밍
• 백엔드와 UDP 통신

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기술 스택

구성 요소	언어	설명
메인 서버	C	멀티스레드 UDP 서버, 센서/액추에이터 제어
카메라	Python	영상 스트리밍
네트워크 설정	Bash	UPnP 포트포워딩 자동화

실시간 제어가 중요한 서버는 C로, 라이브러리 활용이 유리한 영상 처리는 Python으로 구현

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프로젝트 구조

MGM_Raspi/
├── smartfarm/          # 메인 C 서버
│   ├── src/            # main, udp_server, actuators, light_sensor, sht30_sensor, logger
│   ├── include/        # 헤더 파일
│   └── Makefile
├── camera/             # 카메라 영상 스트리밍 (Python)
├── scripts/            # 포트포워딩 자동화 (Bash)
└── experiments/        # 초기 부품별 테스트 + 리팩토링 전 버전

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주요 구현

멀티스레드 UDP 서버 (C)

pthread로 3개 스레드를 동시에 운영

• UDP 통신 스레드 — 클라이언트 요청 수신 및 응답
• 온습도 센서 스레드 — SHT30으로 온도·습도 주기적 수집
• 조도 센서 스레드 — 광량 측정 및 로깅

공유 데이터(센서 값, 종료 플래그)는 mutex로 동기화하여 스레드 간 경합을 방지함.

태그 기반 프로토콜

UDP 메시지의 첫 바이트를 태그로 사용자 요청 구분

태그	동작
0 (SENSOR)	현재 센서 값(온도, 습도, 조도) 응답
1 (ACTUATOR)	액추에이터 제어 (회전 / 물 분사 / LED)

모듈화 설계

기능별로 파일을 분리하고 헤더로 인터페이스를 정의

• udp_server — UDP 소켓 통신
• sht30_sensor · light_sensor — 센서 데이터 수집
• actuators — 액추에이터 제어
• logger — 데이터 로깅

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개발 과정 (리팩토링)

초기에는 단일 파일(udpServer.c)로 구현했으나, 유지보수성과 가독성을 위해 기능별 모듈로 분리하는 리팩토링 진행

• Before: 모든 로직이 한 파일에 (현재 experiments/legacyUDPSERVER/에 보존)
• After: src/ · include/ 구조로 관심사 분리

모듈 간 의존성을 헤더로 정리 + 빌드를 Makefile로 자동화

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요구사항

• Raspberry Pi (GPIO 사용)
• WiringPi — GPIO 제어 라이브러리
• miniupnpc — 포트포워딩 (scripts/ 사용 시)

(중요) WiringPi에 의존하므로 라즈베리파이 환경에서만 빌드·실행됨

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빌드 및 실행

# 스마트팜 서버
cd smartfarm
make
./bin/smartfarm

# 카메라 스트리밍
python3 camera/camera.py

# (선택) 포트포워딩 설정
bash scripts/portf.sh

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시스템 설계

통신 설계

라즈베리파이 내부 통신

GPIO 회로도