2025년 8월 30일한국어

웹 시리얼 API를 탐색해 보세요. 프론트엔드 웹 앱이 마이크로컨트롤러, 센서 등 시리얼 장치와 직접 통신하여 웹 기반 제어 및 모니터링의 새로운 가능성을 열어줍니다.

프론트엔드 웹 시리얼 API: 브라우저에서의 시리얼 장치 통신 완벽 가이드

웹 시리얼 API는 웹 애플리케이션에 흥미로운 새로운 가능성을 열어줍니다. 이 API를 사용하면 브라우저에서 실행되는 프론트엔드 코드가 사용자의 컴퓨터에 연결된 시리얼 장치와 직접 통신할 수 있습니다. 이는 이전에는 네이티브 애플리케이션의 영역이었지만, 이제는 웹 브라우저에서 직접 마이크로컨트롤러, 3D 프린터, 센서, 레거시 하드웨어와 상호작용할 수 있습니다. 웹 기반 대시보드에서 아두이노를 제어하거나, 센서 데이터를 실시간으로 모니터링하거나, 최신 웹 인터페이스를 통해 레거시 시리얼 프린터와 상호작용하는 것을 상상해 보세요. 이 가이드에서는 웹 시리얼 API에 대해 자세히 알아보고, 그 기능들을 탐색하며, 시작하는 데 도움이 되는 실제 예제를 제공합니다.

웹 시리얼 API란 무엇인가?

웹 시리얼 API는 웹 애플리케이션이 시리얼 장치와 통신할 수 있는 방법을 제공하는 웹 표준입니다. 시리얼 통신은 시리얼 포트를 사용하여 장치 간에 데이터를 교환하는 널리 사용되는 방법입니다. 이는 특히 임베디드 시스템, 산업 장비 및 구형 하드웨어에서 일반적입니다. 이 API는 웹과 물리적 세계 사이의 격차를 해소하여, 웹 애플리케이션이 브라우저 확장 프로그램이나 네이티브 애플리케이션 없이도 이러한 장치와 상호작용할 수 있도록 합니다.

주요 이점:

직접적인 장치 상호작용: 기본적인 시리얼 통신을 위해 중간 응용 프로그램이나 드라이버가 필요 없습니다.
크로스 플랫폼 호환성: 웹 시리얼 API를 사용하는 웹 애플리케이션은 호환되는 브라우저가 있는 모든 운영 체제에서 실행될 수 있습니다.
향상된 보안: 이 API는 보안을 염두에 두고 설계되었으며, 시리얼 포트에 접근하기 위해 명시적인 사용자 권한이 필요합니다.
간소화된 개발: 시리얼 통신을 위한 표준화된 인터페이스를 제공하여 개발 과정을 단순화합니다.

브라우저 지원

2024년 후반 기준으로, 웹 시리얼 API는 구글 크롬, 마이크로소프트 엣지, 오페라와 같은 크로미움 기반 브라우저에서 지원됩니다. 파이어폭스나 사파리와 같은 다른 브라우저에서의 지원은 고려 및 개발 중입니다. 최신 브라우저 호환성 정보는 Can I use 웹사이트에서 확인하는 것을 권장합니다.

보안 고려사항

웹 시리얼 API는 보안과 사용자 개인 정보 보호를 최우선으로 합니다. 다음은 주요 보안 조치입니다:

사용자 권한: 웹 애플리케이션이 시리얼 포트에 접근하기 전에 브라우저는 사용자에게 권한을 요청하는 프롬프트를 표시합니다. 사용자는 접근을 허용하거나 거부할 수 있습니다.
보안 컨텍스트에서만 사용 가능: 이 API는 보안 컨텍스트(HTTPS)에서만 사용할 수 있습니다. 이는 중간자 공격(man-in-the-middle attack)을 방지하고 데이터 무결성을 보장하는 데 도움이 됩니다.
제한된 접근: API는 시리얼 포트에 대한 제어된 접근을 제공하여 악의적인 활동의 가능성을 제한합니다.

시작하기: 아두이노를 사용한 실제 예제

웹 시리얼 API를 사용하여 아두이노 보드와 통신하는 간단한 예제를 살펴보겠습니다. 이 예제는 웹 브라우저에서 아두이노로 데이터를 보내고 다시 데이터를 받는 방법을 보여줍니다.

사전 준비물:

아두이노 보드 (예: Arduino Uno, Nano, 또는 Mega).
컴퓨터에 설치된 아두이노 IDE.
아두이노를 컴퓨터에 연결할 USB 케이블.
웹 시리얼 API를 지원하는 브라우저 (크롬, 엣지, 오페라).

1단계: 아두이노 코드

먼저, 아두이노 IDE를 사용하여 다음 코드를 아두이노 보드에 업로드하세요:

            void setup() {
 Serial.begin(9600);
}

void loop() {
 if (Serial.available() > 0) {
 String data = Serial.readStringUntil('\n');
 data.trim();
 Serial.print("Received: ");
 Serial.println(data);
 delay(100);
 }
}

이 코드는 9600의 보드레이트(baud rate)로 시리얼 통신을 초기화합니다. `loop()` 함수에서는 시리얼 포트에 사용 가능한 데이터가 있는지 확인합니다. 데이터가 있는 경우, 줄 바꿈 문자를 만날 때까지 데이터를 읽고, 앞뒤 공백을 제거한 다음, "Received: " 접두사와 함께 수신된 데이터를 다시 시리얼 포트로 보냅니다.

2단계: HTML 구조

다음 구조를 가진 HTML 파일(예: `index.html`)을 만드세요:

            <!DOCTYPE html>
<html>
<head>
 <title>Web Serial API Example</title>
</head>
<body>
 <h1>Web Serial API Example</h1>
 <button id="connectButton">Connect to Serial Port</button>
 <textarea id="receivedData" rows="10" cols="50" readonly></textarea><br>
 <input type="text" id="dataToSend">
 <button id="sendButton">Send Data</button>
 <script src="script.js"></script>
</body>
</html>

이 HTML 파일에는 시리얼 포트에 연결하는 버튼, 수신된 데이터를 표시할 텍스트 영역, 보낼 데이터를 입력할 입력 필드, 데이터를 보내는 버튼이 포함되어 있습니다. 또한 웹 시리얼 API 코드를 포함할 자바스크립트 파일(`script.js`)에 대한 링크도 있습니다.

3단계: 자바스크립트 코드 (script.js)

다음 코드로 `script.js`라는 이름의 자바스크립트 파일을 만드세요:

            const connectButton = document.getElementById('connectButton');
const receivedDataTextarea = document.getElementById('receivedData');
const dataToSendInput = document.getElementById('dataToSend');
const sendButton = document.getElementById('sendButton');

let port;
let reader;
let writer;

connectButton.addEventListener('click', async () => {
 try {
 port = await navigator.serial.requestPort();
 await port.open({ baudRate: 9600 });

 connectButton.disabled = true;
 sendButton.disabled = false;

 reader = port.readable.getReader();
 writer = port.writable.getWriter();

 // Listen to data coming from the serial device.
 while (true) {
 const { value, done } = await reader.read();
 if (done) {
 // Allow the serial port to be closed later.
 reader.releaseLock();
 break;
 }
 // value is a Uint8Array.
 receivedDataTextarea.value += new TextDecoder().decode(value);
 }
 } catch (error) {
 console.error('Serial port error:', error);
 }
});

sendButton.addEventListener('click', async () => {
 const data = dataToSendInput.value + '\n';
 const encoder = new TextEncoder();
 await writer.write(encoder.encode(data));
 dataToSendInput.value = '';
});

이 자바스크립트 코드는 시리얼 포트 연결, 데이터 수신 및 전송을 처리합니다. 코드를 분석해 보겠습니다:

요소 가져오기: ID를 사용하여 HTML 요소에 대한 참조를 가져옵니다.
`connectButton` 클릭 이벤트: "Connect to Serial Port" 버튼을 클릭하면 다음이 발생합니다:
- `navigator.serial.requestPort()`를 호출하여 사용자에게 시리얼 포트를 선택하라는 프롬프트를 표시합니다.
- 선택한 포트를 9600의 보드레이트로 엽니다.
- 연결 버튼을 비활성화하고 전송 버튼을 활성화합니다.
- 포트의 읽기 및 쓰기 가능한 스트림에 대한 리더(reader)와 라이터(writer)를 가져옵니다.
- 시리얼 포트에서 데이터를 지속적으로 읽기 위해 루프에 들어갑니다.
- 수신된 데이터(`Uint8Array`)를 `TextDecoder`를 사용하여 디코딩하고 `receivedDataTextarea`에 추가합니다.
`sendButton` 클릭 이벤트: "Send Data" 버튼을 클릭하면 다음이 발생합니다:
- `dataToSendInput` 입력 필드에서 데이터를 가져옵니다.
- 데이터에 줄 바꿈 문자(`\n`)를 추가합니다. 이는 아두이노 코드가 줄 바꿈 문자를 받을 때까지 데이터를 읽기 때문에 중요합니다.
- `TextEncoder`를 사용하여 데이터를 `Uint8Array`로 변환하여 인코딩합니다.
- `writer.write()`를 사용하여 인코딩된 데이터를 시리얼 포트에 씁니다.
- `dataToSendInput` 입력 필드를 지웁니다.

4단계: 예제 실행

브라우저에서 `index.html` 파일을 엽니다. 파일에 정의된 HTML 요소들이 표시될 것입니다.

"Connect to Serial Port" 버튼을 클릭합니다. 브라우저에서 시리얼 포트를 선택하라는 프롬프트가 표시됩니다. 아두이노 보드와 연결된 포트를 선택하세요.
연결되면 "Connect to Serial Port" 버튼이 비활성화되고 "Send Data" 버튼이 활성화됩니다.
입력 필드에 텍스트를 입력하고 "Send Data" 버튼을 클릭합니다.
텍스트 영역에 "Received: [입력한 텍스트]"가 표시되어야 합니다. 이는 데이터가 브라우저에서 아두이노로 성공적으로 전송된 다음, 아두이노에서 다시 브라우저로 전송되었음을 나타냅니다.

고급 사용법 및 고려사항

보드레이트 (Baud Rate)

보드레이트는 시리얼 포트를 통해 데이터가 전송되는 속도입니다. 웹 애플리케이션에 구성된 보드레이트가 시리얼 장치(예: 아두이노 코드)에 구성된 보드레이트와 일치하는 것이 매우 중요합니다. 일반적인 보드레이트에는 9600, 115200 등이 있습니다. 보드레이트가 일치하지 않으면 데이터가 깨지거나 읽을 수 없게 됩니다.

데이터 인코딩

시리얼 포트를 통해 전송되는 데이터는 일반적으로 바이트 시퀀스로 표시됩니다. 웹 시리얼 API는 `Uint8Array`를 사용하여 이러한 바이트를 나타냅니다. 전송하는 데이터 유형에 따라 적절한 인코딩 방식(예: UTF-8, ASCII)을 사용하여 데이터를 인코딩하고 디코딩해야 할 수 있습니다.

오류 처리

연결 오류, 데이터 전송 오류, 장치 연결 해제와 같은 잠재적인 문제를 처리하기 위해 웹 애플리케이션에 적절한 오류 처리를 구현하는 것이 중요합니다. `try...catch` 블록을 사용하여 예외를 포착하고 사용자에게 유용한 오류 메시지를 제공하세요.

흐름 제어

흐름 제어 메커니즘(예: 하드웨어 흐름 제어, 소프트웨어 흐름 제어)은 송신자가 수신자가 처리할 수 있는 속도보다 빠르게 데이터를 전송할 때 데이터 손실을 방지하는 데 사용될 수 있습니다. 웹 시리얼 API는 하드웨어 흐름 제어(CTS/RTS)를 지원합니다. 흐름 제어가 필요한지 확인하려면 시리얼 장치의 특정 요구 사항을 확인하세요.

포트 닫기

사용이 끝나면 시리얼 포트를 제대로 닫는 것이 중요합니다. 이렇게 하면 포트가 해제되어 다른 애플리케이션이나 장치가 사용할 수 있습니다. `port.close()` 메서드를 사용하여 포트를 닫을 수 있습니다.

            if (port) {
 await reader.cancel();
 await reader.releaseLock();
 await writer.close();
 await port.close();
}

웹 시리얼 API와 블루투스

웹 시리얼 API 자체가 직접 블루투스 연결을 처리하지는 않지만, 블루투스 시리얼 어댑터와 함께 사용할 수 있습니다. 이 어댑터는 브리지 역할을 하여 블루투스 통신을 시리얼 통신으로 변환하고, 웹 시리얼 API가 이를 처리할 수 있게 합니다. 이는 웹 브라우저에서 블루투스 지원 장치와 상호작용할 수 있는 가능성을 열어줍니다.

실제 적용 사례

웹 시리얼 API는 다양한 산업 및 분야에 걸쳐 광범위한 잠재적 응용 분야를 가지고 있습니다:

산업 자동화: 웹 기반 인터페이스에서 산업 장비 및 기계를 제어하고 모니터링합니다. 예를 들어, 독일의 공장 작업자는 웹 애플리케이션을 사용하여 기계의 온도와 압력을 실시간으로 모니터링할 수 있습니다.
로보틱스: 로봇 및 로봇 시스템과 상호작용하여 원격 제어 및 데이터 수집을 가능하게 합니다. 캐나다의 제어판에서 일본에 있는 로봇 팔을 제어하는 것을 상상해 보세요.
3D 프린팅: 3D 프린터를 제어하고 모니터링하여 사용자가 웹 브라우저에서 디자인을 업로드하고, 인쇄 진행 상황을 모니터링하며, 설정을 조정할 수 있도록 합니다. 이탈리아의 사용자는 사무실에서 집에 있는 3D 프린터의 인쇄 작업을 시작할 수 있습니다.
IoT 장치: 센서, 액추에이터, 홈 오토메이션 시스템과 같은 IoT 장치에 연결하고 상호작용합니다. 예를 들어, 브라질의 농부는 웹 애플리케이션을 사용하여 토양 수분 수준을 모니터링하고 관개 시스템을 원격으로 제어할 수 있습니다.
교육용 도구: 물리적 하드웨어를 포함하는 대화형 교육 도구 및 실험을 만들어 학습을 더욱 흥미롭고 실습적으로 만듭니다. 물리 수업의 학생들은 API를 사용하여 진자에 연결된 센서에서 데이터를 수집할 수 있습니다.
접근성: 장애가 있는 사용자가 직접 조작하기 어려운 장치에 대한 대체 인터페이스를 제공합니다. 이동이 불편한 사람은 헤드 트래킹 시스템을 사용하여 웹 기반 인터페이스를 통해 스마트 홈 장치를 제어할 수 있습니다.

웹 시리얼 API의 대안

웹 시리얼 API는 브라우저에서 직접 시리얼 장치와 통신하는 편리한 방법을 제공하지만, 특정 요구 사항에 따라 적합할 수 있는 대안적인 접근 방식도 있습니다:

WebUSB API: WebUSB API를 사용하면 웹 애플리케이션이 USB 장치와 통신할 수 있습니다. 웹 시리얼 API에 비해 더 큰 유연성과 제어 기능을 제공하지만, 더 복잡한 구현이 필요하며 간단한 시리얼 통신 작업에는 적합하지 않을 수 있습니다.
시리얼 라이브러리가 있는 네이티브 애플리케이션: 기존 데스크톱 애플리케이션은 시리얼 통신 라이브러리(예: libserialport, pySerial)를 사용하여 시리얼 장치와 상호작용할 수 있습니다. 이 접근 방식은 최고의 제어 및 유연성을 제공하지만 사용자가 컴퓨터에 네이티브 애플리케이션을 설치해야 합니다.
브라우저 확장 프로그램: 브라우저 확장 프로그램은 시리얼 포트 및 기타 하드웨어 리소스에 대한 접근을 제공할 수 있습니다. 그러나 확장 프로그램은 사용자가 별도로 설치해야 하며 보안 문제를 야기할 수 있습니다.
Node.js와 Serialport: 백엔드에서 Node.js를 사용하면 장치를 관리하고 프론트엔드를 위한 보안 API를 생성하는 매우 강력한 솔루션을 제공합니다. 이는 많은 사용 사례에서 직접적인 브라우저 접근보다 더 큰 제어와 보안을 제공합니다.

일반적인 문제 해결

웹 시리얼 API로 작업할 때 발생할 수 있는 몇 가지 일반적인 문제와 해결 방법은 다음과 같습니다:

시리얼 포트에 연결할 수 없음:
- 다른 애플리케이션에서 시리얼 포트를 이미 사용하고 있지 않은지 확인하세요.
- 브라우저 프롬프트에서 올바른 시리얼 포트가 선택되었는지 확인하세요.
- 웹 애플리케이션에 구성된 보드레이트가 시리얼 장치의 보드레이트와 일치하는지 확인하세요.
- 사용자가 웹 애플리케이션에 시리얼 포트 접근 권한을 부여했는지 확인하세요.
데이터가 깨지거나 읽을 수 없음:
- 보드레이트가 올바르게 일치하는지 확인하세요.
- 데이터 인코딩 방식(예: UTF-8, ASCII)을 확인하세요.
- 시리얼 장치에서 데이터가 올바르게 송수신되고 있는지 확인하세요.
데이터 손실:
- 데이터 손실을 방지하기 위해 흐름 제어 메커니즘 사용을 고려하세요.
- 데이터 수신을 위한 버퍼 크기를 늘리세요.
- 지연을 피하기 위해 데이터 처리 로직을 최적화하세요.
브라우저 호환성 문제:
- Can I use를 사용하여 웹 시리얼 API의 브라우저 호환성을 확인하세요.
- API를 사용하기 전에 기능 감지를 사용하여 브라우저에서 지원되는지 확인하세요.

웹 시리얼 API의 미래

웹 시리얼 API는 웹과 물리적 세계 사이의 격차를 해소하는 중요한 단계입니다. 브라우저 지원이 계속 증가하고 API가 발전함에 따라, 웹 애플리케이션 내에서 시리얼 통신의 힘을 활용하는 더욱 혁신적인 애플리케이션이 등장할 것으로 기대됩니다. 이 기술은 IoT, 산업 자동화, 로보틱스, 교육 및 기타 여러 분야에서 새로운 가능성의 문을 열고 있습니다.

결론

웹 시리얼 API는 웹 개발자들이 시리얼 장치와 직접 상호작용하는 애플리케이션을 만들 수 있게 하여, 웹 기반 제어, 모니터링 및 데이터 수집에 대한 풍부한 가능성을 열어줍니다. 이 가이드는 API의 기능, 보안 고려사항, 실제 예제 및 문제 해결 팁을 포함한 포괄적인 개요를 제공합니다. 웹 시리얼 API를 이해하고 활용함으로써, 물리적 세계와 원활하게 통합되는 혁신적이고 매력적인 웹 애플리케이션을 만들 수 있습니다.