04. 아날로그 출력 - PySide6 제어
1. 목표
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(1) 전체 시스템 구조와 학습 목표
- 아날로그 입력(0~1023)을 이해하고 읽을 수 있다.
- map() 함수를 사용해 아날로그 값을 PWM 범위(0~255)로 변환할 수 있다.
- 슬라이드 스위치의 디지털 입력(HIGH/LOW)을 조건문으로 처리할 수 있다.
- PWM 핀을 이용해 DC 모터의 속도를 제어할 수 있다.
- 디지털 입력을 이용해 DC 모터의 회전 방향을 제어할 수 있다.
- PySide6에서 시리얼 데이터를 QThread 기반 비동기 수신으로 처리할 수 있다.
- TX / RX 로그를 통해 전체 제어 흐름을 이해할 수 있다.
(2) 최종 결과물
PySide6 GUI 프로그램
- 시리얼 포트 연결/해제
- 실시간 RX 로그 출력
Arduino
- 가변저항 값에 따라 DC 모터 속도 변경
- 슬라이드 스위치 위치에 따라 모터 방향 변경
시리얼 통신을 통한 상태 모니터링
- A0 값
- PWM 값
- 회전 방향(CW / CCW)
2. 아두이노 스케치 구현 (DC 모터 제어)
: 교재 P.233~ 238
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(1) 아두이노 동작 구조
입력 → 처리 → 출력 구조
- 입력
- A0: 가변저항 (아날로그 입력)
- D8: 슬라이드 스위치 (디지털 입력)
- 처리
- analogRead()로 입력값 수집
- map()으로 PWM 범위 변환
- if / else 조건문으로 방향 결정
- 출력
- analogWrite()로 모터 속도 제어
- PWM 핀 전환으로 방향 제어
- Serial.println()으로 상태 출력
(2) 아두이노 측 회로 기본 회로 구성
- 가변저항
- 양 끝: 5V / GND
- 가운데: A0
- 슬라이드 스위치
- 한쪽: 5V
- 한쪽: GND
- 가운데: D8
- DC 모터
- PWM 핀: D9, D10
- 모터 드라이버 사용 권장
⚠️ 주의
DC 모터는 LED와 달리 많은 전류를 요구합니다.
실제 보드에서는 L293D / L298N / TB6612FNG와 같은 모터 드라이버를 반드시 사용하는 것이 안전합니다.
(3) 아두이노 스케치 코드
// DC Motor control with potentiometer and slide switch
// A0 : potentiometer (speed)
// D8 : slide switch (direction)
// D9 : PWM motor pin 1
// D10 : PWM motor pin 2
const int MOTOR_PIN_1 = 9;
const int MOTOR_PIN_2 = 10;
const int SWITCH_PIN = 8;
const int POT_PIN = A0;
void setup() {
pinMode(MOTOR_PIN_1, OUTPUT);
pinMode(MOTOR_PIN_2, OUTPUT);
pinMode(SWITCH_PIN, INPUT);
Serial.begin(9600);
Serial.println("READY");
}
void loop() {
int inputValue = analogRead(POT_PIN); // 0~1023
int pwmValue = map(inputValue, 0, 1023, 0, 255); // 0~255
int dirSwitch = digitalRead(SWITCH_PIN);
if (dirSwitch == LOW) {
analogWrite(MOTOR_PIN_1, pwmValue);
analogWrite(MOTOR_PIN_2, 0);
Serial.print("A0=");
Serial.print(inputValue);
Serial.print(",PWM=");
Serial.print(pwmValue);
Serial.println(",DIR=CW");
} else {
analogWrite(MOTOR_PIN_1, 0);
analogWrite(MOTOR_PIN_2, pwmValue);
Serial.print("A0=");
Serial.print(inputValue);
Serial.print(",PWM=");
Serial.print(pwmValue);
Serial.println(",DIR=CCW");
}
delay(100);
}
(4) 시리얼 모니터 테스트
3. PySide6 GUI 구현
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(1) GUI 구현 목표
(2) 소스 코드
import re
import sys
import time
from dataclasses import dataclass
import serial
from serial.tools import list_ports
from PySide6.QtCore import QThread, Signal
from PySide6.QtWidgets import (
QApplication,
QComboBox,
QGroupBox,
QHBoxLayout,
QLabel,
QLineEdit,
QMainWindow,
QMessageBox,
QPushButton,
QTextEdit,
QVBoxLayout,
QWidget,
)
@dataclass
class SerialConfig:
port: str
baudrate: int
class SerialReaderThread(QThread):
received = Signal(str)
status = Signal(str)
def __init__(self, ser: serial.Serial):
super().__init__()
self._ser = ser
self._running = True
def stop(self):
self._running = False
def run(self):
self.status.emit("RX thread started")
try:
while self._running:
if self._ser is None or not self._ser.is_open:
time.sleep(0.05)
continue
try:
line = self._ser.readline()
if line:
text = line.decode(errors="replace").rstrip("\r\n")
self.received.emit(text)
else:
time.sleep(0.01)
except serial.SerialException as e:
self.status.emit(f"SerialException: {e}")
time.sleep(0.2)
except Exception as e:
self.status.emit(f"RX error: {e}")
time.sleep(0.2)
finally:
self.status.emit("RX thread stopped")
class MainWindow(QMainWindow):
# Arduino output example:
# "A0=512,PWM=127,DIR=CW"
LINE_RE = re.compile(r"^A0=(\d+),PWM=(\d+),DIR=(CW|CCW)$")
def __init__(self):
super().__init__()
self.setWindowTitle("PySide6 Arduino DC Motor Monitor")
self.resize(860, 560)
self.ser: serial.Serial | None = None
self.rx_thread: SerialReaderThread | None = None
# ---- Connection UI
self.combo_port = QComboBox()
self.btn_refresh = QPushButton("Refresh")
self.combo_baud = QComboBox()
self.combo_baud.addItems(["9600", "115200"])
self.btn_open = QPushButton("Open")
self.btn_close = QPushButton("Close")
self.btn_close.setEnabled(False)
# ---- Status UI
self.lbl_a0 = QLabel("A0: -")
self.lbl_pwm = QLabel("PWM: -")
self.lbl_dir = QLabel("DIR: -")
self.btn_dir_badge = QPushButton("MOTOR: -")
self.btn_dir_badge.setEnabled(False)
self.btn_dir_badge.setMinimumHeight(44)
status_group = QGroupBox("Live Status (Parsed from RX)")
status_row = QHBoxLayout()
status_row.addWidget(self.lbl_a0)
status_row.addWidget(self.lbl_pwm)
status_row.addWidget(self.lbl_dir)
status_row.addStretch(1)
status_row.addWidget(self.btn_dir_badge, 1)
status_group.setLayout(status_row)
# ---- Send test UI (optional)
self.edit_send = QLineEdit()
self.edit_send.setPlaceholderText("Send Data (optional test)")
self.btn_send = QPushButton("Send")
self.btn_send.setEnabled(False)
send_row = QHBoxLayout()
send_row.addWidget(self.edit_send, 1)
send_row.addWidget(self.btn_send)
# ---- Log UI
self.log = QTextEdit()
self.log.setReadOnly(True)
# ---- Layout root
top_row = QHBoxLayout()
top_row.addWidget(QLabel("Port"))
top_row.addWidget(self.combo_port, 1)
top_row.addWidget(self.btn_refresh)
top_row.addSpacing(8)
top_row.addWidget(QLabel("Baudrate"))
top_row.addWidget(self.combo_baud)
top_row.addSpacing(8)
top_row.addWidget(self.btn_open)
top_row.addWidget(self.btn_close)
root = QVBoxLayout()
root.addLayout(top_row)
root.addWidget(status_group)
root.addLayout(send_row)
root.addWidget(self.log, 1)
central = QWidget()
central.setLayout(root)
self.setCentralWidget(central)
# ---- Signals
self.btn_refresh.clicked.connect(self.refresh_ports)
self.btn_open.clicked.connect(self.open_serial)
self.btn_close.clicked.connect(self.close_serial)
self.btn_send.clicked.connect(self.send_text)
self.edit_send.returnPressed.connect(self.send_text)
# ---- Init
self.refresh_ports()
def append_log(self, text: str):
self.log.append(text)
def refresh_ports(self):
self.combo_port.clear()
ports = list_ports.comports()
for p in ports:
self.combo_port.addItem(f"{p.device} - {p.description}", p.device)
if self.combo_port.count() == 0:
self.combo_port.addItem("(no ports)", "")
self.append_log("Ports refreshed")
def get_config(self) -> SerialConfig:
return SerialConfig(
port=str(self.combo_port.currentData() or ""),
baudrate=int(self.combo_baud.currentText()),
)
def set_connected_ui(self, connected: bool):
self.btn_open.setEnabled(not connected)
self.btn_close.setEnabled(connected)
self.btn_send.setEnabled(connected)
self.btn_dir_badge.setEnabled(connected)
self.combo_port.setEnabled(not connected)
self.combo_baud.setEnabled(not connected)
self.btn_refresh.setEnabled(not connected)
def open_serial(self):
cfg = self.get_config()
if not cfg.port:
QMessageBox.warning(self, "Warning", "No serial port selected.")
return
try:
self.ser = serial.Serial(
port=cfg.port,
baudrate=cfg.baudrate,
timeout=0.1,
write_timeout=0.5,
)
except Exception as e:
QMessageBox.critical(self, "Open failed", str(e))
self.ser = None
return
self.append_log(f"Opened: {cfg.port} @ {cfg.baudrate}")
self.rx_thread = SerialReaderThread(self.ser)
self.rx_thread.received.connect(self.on_rx_line)
self.rx_thread.status.connect(lambda s: self.append_log(f"[SYS] {s}"))
self.rx_thread.start()
self.set_connected_ui(True)
def close_serial(self):
if self.rx_thread is not None:
self.rx_thread.stop()
self.rx_thread.wait(800)
self.rx_thread = None
if self.ser is not None:
try:
if self.ser.is_open:
self.ser.close()
except Exception:
pass
self.ser = None
self.append_log("Closed")
self.set_connected_ui(False)
# reset status
self.lbl_a0.setText("A0: -")
self.lbl_pwm.setText("PWM: -")
self.lbl_dir.setText("DIR: -")
self.btn_dir_badge.setText("MOTOR: -")
def write_line(self, text: str):
if self.ser is None or not self.ser.is_open:
self.append_log("[ERR] Serial not open")
return
try:
data = (text + "\n").encode("utf-8")
self.ser.write(data)
self.ser.flush()
self.append_log(f"TX >> {text}")
except Exception as e:
self.append_log(f"[ERR] TX failed: {e}")
def send_text(self):
text = self.edit_send.text().strip()
if not text:
return
self.write_line(text)
self.edit_send.clear()
def on_rx_line(self, line: str):
self.append_log(f"RX << {line}")
# Ignore the READY line but keep it in the log
if line == "READY":
return
m = self.LINE_RE.match(line)
if not m:
return
a0 = int(m.group(1))
pwm = int(m.group(2))
direction = m.group(3)
self.lbl_a0.setText(f"A0: {a0}")
self.lbl_pwm.setText(f"PWM: {pwm}")
self.lbl_dir.setText(f"DIR: {direction}")
self.btn_dir_badge.setText(f"MOTOR: {direction}")
def closeEvent(self, event):
self.close_serial()
super().closeEvent(event)
if __name__ == "__main__":
app = QApplication(sys.argv)
w = MainWindow()
w.show()
sys.exit(app.exec())
ㄴ 3.1 RX (수신) 구현 - QThread 사용
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왜 QThread가 필요한가?
- 시리얼 수신은 블로킹 작업
- GUI 응답성 유지 필요
학습 포인트
- 스레드 → UI 직접 접근 금지
- Signal / Slot 구조 필수
ㄴ 3.2 TX & RX
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(1) TR & TX 기본 의미
Beginner-friendly educational illustration explaining serial communication using a delivery analogy.
Left: a computer labeled "PySide6 App".
Right: an Arduino board labeled "Arduino".
Between them: a USB cable visualized as a road.
Data packets shown as envelopes traveling both directions:
- Envelope labeled "1" going to Arduino
- Envelope labeled "LED:ON" returning to PC
Simple captions:
- "Send data (TX)"
- "Receive data (RX)"
Style:
- Friendly flat illustration
- Soft colors
- Cartoon-like but professional
- Ideal for beginners
Aspect ratio: 16:9
Clean background, no realistic texturesTX / RX는 시리얼 통신, 네트워크, 임베디드 전반에서 사용되는 데이터 송수신 방향 표기입니다.
(2) 용어 개념
| 용어 | 약어 | 의미 | 설명 |
| TX | Transmit | 송신 | 장치에서 밖으로 내보내는 데이터 |
| RX | Receive | 수신 | 장치로 들어오는 데이터 |
- TX: 내가 보낸다
- RX: 내가 받는다
- TX/RX는 절대적 개념이 아니다
- 항상 "누구 기준인지" 먼저 생각한다
- 기준 장치가 바뀌면 의미가 바뀜
- 핀 이름과 데이터 흐름을 혼동
- TX 핀은 "여기서 나간다"
- TX >> / RX << 처럼 방향을 명확히 표기하는 것이 좋음
4. 테스트
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Flat educational diagram illustrating Arduino serial control logic.
Center: Arduino Uno board icon.
Incoming serial messages shown as text bubbles:
- "1"
- "0"
- "Hello"
Flowchart-style logic:
IF message == "1" → LED ON (Pin 13 HIGH)
IF message == "0" → LED OFF (Pin 13 LOW)
ELSE → Serial print "ECHO: message"
LED icon lights up when ON and turns gray when OFF.
Style:
- Simple flowchart infographic
- Rounded boxes and arrows
- Beginner-friendly coding education tone
- Flat vector style
- Clear labels in English
High clarity, no background clutter
- Arduino 스케치 업로드
- PySide6 프로그램 실행
- COM 포트 선택 → Open
- 가변저항 회전
- PWM 값 변화 확인
- 슬라이드 스위치 전환
- DIR 값(CW / CCW) 변경 확인
- RX 로그로 전체 흐름 확인
실습 과제 (확장)
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기본 과제
- 가변저항 값에 따라 DC 모터 속도 변화 확인
- 슬라이드 스위치로 회전 방향 제어
- PySide6 RX 로그 정상 출력
확장 과제
- PySide6 슬라이더로 PWM 직접 제어
- 방향 토글 버튼 추가
- 모터 속도에 따라 UI 색상 변화
- CSV 파일로 로그 저장
다음 단계 제안
- 센서 데이터 실시간 그래프 시각화
- 다중 모터 제어 구조
- 명령 프로토콜 설계 (CMD:VALUE)
- IoT · 로보틱스 융합 프로젝트 확장