====== Arduino Uno-based controller development ======

===== 1602 LCD 키패드 실드 테스트 =====

{{:fluidcanvas_r2pi:lcd_keypad_shield.jpg?250 |}} 
알리익스프레스에서 구입한 실드에 핀헤더를 납땜하였다. 보드 아랫쪽에는 핀 설명이 인쇄되어 있지만 윗쪽 7개 핀은 그렇지 않다. 

  * (위) D12-D12-D11-D3-D2-D1(TX)-D0(RX)
  * (아래 왼쪽) RESET-3V3-5V-GND-GND-VIN
  * (아래 오른쪽) A1~A5

LCD 및 저항 사다리를 통한 버튼 스위치(4개 방향키 + OK + Reset = 6개)를 위해 쓰인 핀을 제외하면 A1-A5, D0, D1, D2, D3, D11, D12 그리고 D13을 I/O 용도로 사용할 수 있다. 버튼 누름 신호는 A0을 통해 입력된다.

이 실드의 작동 테스트용 코드는 [[https://arduinogetstarted.com/tutorials/arduino-lcd-keypad-shield|여기]]에서 입수하였다. Arduino IDE 2.3.8에서 업로드하니 잘 작동하였다.

<code>
Sketch uses 2344 bytes (7%) of program storage space. Maximum is 32256 bytes.
Global variables use 167 bytes (8%) of dynamic memory, leaving 1881 bytes for local variables. Maximum is 2048 bytes.
</code>

===== UNO ↔ Pi 직렬 통신 개통 =====
간단한 파이썬 스크립트(pi_button_monitory.py)를 이용하여 Pi가 UNO에게 보내는 메시지를 UNO가 1602 LCD에 표시하도록 하고, 반대로 UNO의 버튼 입력을 Pi의 터미널 창에 표시하게 하였다(SELECT 버튼의 long press 포함). 가급적 TFT-LCD에서 많은 상태 정보를 표시하고 싶었으나, SSH가 끊어지거나 또는 전혀 반응하지 않는 일이 생겨서 일단 TFT-LCD는 쓰지 않고 개발을 이어가기로 하였다. TFT-LCD를 쓰지 않으니 SSH가 끊어지는 일은 발생하지 않았다.

{{ :fluidcanvas_r2pi:pi_tft_lcd.jpg?400 |이렇게 정보가 가득한 화면을 보는 것은 잠시 미루기로 한다.}}

몇 가지 해결해야 할 문제가 있다.

  * journald persistent 기능이 제대로 돌지 않는다. 이는 systemd-journald 서비스가 로그 데이터를 디스크에 저장하도록 하여 재부팅한 다음 이전에 왜 system crash가 일어났는지 판별하기 위함이었다. 잘 되지 않는다면 Python logging을 파일로 남기는 것도 좋은 시도이다.
  * FluidSynth는 기본적으로 systemd로 작동된다. 하지만 USB 오디오 기기가 연결되기 전에 실행되는 것이라서 동작을 예측하기 어려워진다. 
  * UNO를 꽂을 때 /dev/ttyACM0 또는 /dev/ttyACM1 중 어느 디바이스명이 할당될지 미리 알기 어렵다. 이는 최종적으로 /dev/fluidardule_uno와 같은 udev 규칙으로 고정하는 것이 바람직하다.

==== 장치 이름으로 시리얼 디바이스 찾아 연결하기 ====
<code>
ls -l /dev/serial/by-id/
usb-Arduino__www.arduino.cc__Arduino_Uno_123456-if00 -> ../../ttyACM1
# Python 코드 안에서 다음과 같이 포트 지정
PORT = "/dev/serial/by-id/usb-Arduino__www.arduino.cc__Arduino_Uno_123456-if00"
</code>


이번 개발 과정과 관련한 [[https://chatgpt.com/share/69c07cd9-5bbc-8008-9593-7cfadeb14e4b|ChatGPT 대화 기록]].

===== 처음으로 소리를 내 보기 =====
{{ :fluidcanvas_r2pi:fluidardule_stage7.png?400 |}}
USB audio interface(Behringer UCA 200)과 USB MIDI keyboard controller(Akai MPK Mini MkII)를 연결한 상태에서 라즈베리파이를 부팅한 뒤 fluidardule_state_stage7c_autodac_bootsafe.py를 실행하면 다음을 순차적으로 실행한다.
  - 아두이노 우노와 시리얼 통신 수립
  - USB DAC가 연결된 것을 확인하고 FluidSynth 실행(SalC5Light2.sf2)
  - 건반을 두드리면 소리가 남
  - A2에 연결된 pot은 볼륨(CC7)
현재 아두이노 UNO에는 1602 LCD + 키패드 모듈과 pot만 연결된 상태이다. Select 버튼을 길게 누르면 halt/reboot 메뉴로 들어가며, 이 기능이 잘 작동하는 것까지 확인하였다.

  * 작업 기록([[https://blog.genoglobe.com/2026/03/fluid-ardule.html|2026년 3월 24일에 작성한 블로그 글]])
  * 내가 보유한 다른 USB audio interface(SC-D70, Onyx 2-2) 역시 코드를 수정하지 않고 잘 인식되었다. 그러나 어느 USB 기기를 쓰든지 자동으로 FluidSynth를 띄우고 장치를 연결하여 건반을 눌렀을 때 소리가 나게 하는 데에서 상당한 수준의 최적화가 필요하였다(2026년 3월 24일).

===== 하드웨어 구성 완료 후 개발 진행 상황 =====

로터리 인코더와 3개의 LED를 연결하였다. 회로는 이것 이상으로 달라지지 않을 것이다. 이 사진에서는 보이지 않았지만, Mackie Onyx Producer 2-2 오디오 인터페이스까지 포함해야 Fluid Ardule이라고 부를 수 있다.

{{ :fluidcanvas_r2pi:20260325_220204.jpg?400 |}}

  * [[fluid_ardule_dev_log_2026-03-25]]
  * [[fluid_ardule_dev_log_2026-03-27]]
  * {{:fluidcanvas_r2pi:0k_uno_260327c_power_ack_statefix_fmacro_panic_autolink_stable.zip|2026년 3월 27일}} - UNO–Pi 통신, UI 상태머신, MIDI 처리의 안정 동작 확보 (baseline milestone), 즉 Fluid Ardule의 **기본 동작 루프(입력–처리–출력)**가 안정적으로 동작하는 첫 완성 단계로서 '전원을 넣고 건반을 연결하면 피아노 소리가 난다'는 기본 기능을 구현한 상태이다.
    * UNO–Pi 시리얼 링크 안정화 (HELLO/HB 기반 keepalive)
    * MIDI passthrough 및 panic 처리 신뢰성 개선
    * UI 상태 구조 정리 (HOME / MENU / POWER 흐름 확립)
    * power 메뉴에서 reset / halt 분기 및 confirm 로직 구현
    * LCD 깜빡임 감소 및 상태 표시 안정화
    * systemd 기반 Pi 측 실행 구조와 정상 연동 확인
  * [[fluid_ardule_milestone_2026-03-29]] - 로터리 인코더 신호를 제대로 처리하기 위하여 사전 테스트를 거쳤다. 테스트용 펌웨어도 이 문서에 포함하였다.

===== I2C 2004 LCD로 교체 =====

2026년 4월 4일, 조작성을 높이기 위해서 I2C 2004 LCD 모듈과 별도의 5버튼 키패드를 달았다. 키패드의 저항 조건을 알아내고 인코더 동작을 안정화하느라 약간 어려움이 있었다. 모든 부품을 나무판 위에 임시로 고정하였다.  
{{:fluidcanvas_r2pi:fluid_ardule_20260404.jpg?400|}}

===== Version 1.3으로 하드웨어 구성 전면 변경 =====

{{:fluidcanvas_r2pi:fluidardule_20260407.jpg?400|}}

  * ~2026년 4월 7일: UART 시리얼 통신 구성, PCM5102A I2S DAC 인식 및 설정(/etc/asound.conf 생성 포함), UNO 기본 조작 테스트용 펌웨어 테스트, [[Fluid_Ardule_UNO_Serial_Protocol|라즈베리파이 <-> 아두이노 우노 시리얼 통신 프로토콜]] 재정의


===== 프로그램 테스트 요령 =====
2026년 3월 27일 버전에서는 부팅 후 systemd에 의해서 다음의 두 서비스가 자동적으로 실행된다.
<code>
tft-splash.service # 부팅 시 TFT-LCD에 스플래시 이미지를 띄움
fluid_ardule.service
</code>
설정 파일은 /etc/systemd/system에 있다. 하지만 이것은 실행 파일이 아니라 설정 파일이다. 실제 각 서비스가 불러오는 스크립트는 /home/pi/scripts에 존재한다(tft-splash.sh, launch_fluidardule.py).

인코더 작동 등 앞으로 추가해 나갈 스크립트 테스트할 때에는 fluid_ardule.service를 끈 상태에서 하는 것이 좋다. 스플래시 이미지는 그대로 두자.

<code>
sudo systemctl stop fluid_ardule.service # 즉시 멈춤
sudo systemctl disable fluid_ardule.service # 재부팅 후에도 작동하지 않게 함
</code>
systemd 서비스 스크립트를 변경한 경우 'sudo systemctl daemon-reload'를 실행해야 한다.