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🏠 Home Temperature & Humidity Monitor

XIAO ESP32C6 / nanoESP32-C6 + SHT40 + 2.9" E-Paper + DS3231 (내장 플래시 LittleFS 저장)

📋 프로젝트 개요

항목 내용
MCU Seeed XIAO ESP32C6 (4MB) 또는 nanoESP32-C6 (16MB) (ESP32-C6, 160MHz, 512KB SRAM)
온습도 센서 Sensirion SHT40 (I2C, ±0.2°C, ±1.8% RH)
디스플레이 WeAct 2.9" 4-Color E-Paper (SPI, JD79667, 168×384, Black/White/Red/Yellow)
데이터 저장 내장 플래시 LittleFS (4MB: ~1.5MB / 16MB: ~12.8MB)
RTC DS3231 (I2C, ±2ppm, 내장 온도센서)
배터리 10000mAh 리튬폴리머
통신 WiFi 6 (NTP 시간동기화 + 웹서버 CSV 다운로드)

지원 보드

보드 #define 비고
XIAO ESP32C6 BOARD_XIAO_ESP32C6 배터리 충전 회로 내장, 4MB Flash
nanoESP32-C6 BOARD_NANO_ESP32C6 USB 2개, 16MB Flash, 배터리 충전 회로 없음

.ino 파일 상단에서 사용할 보드의 #define만 활성화하세요. 자세한 방법은 보드 선택 방법 참조.

🔌 배선도 (Wiring)

Wiring Diagram

XIAO ESP32C6 핀 할당

XIAO ESP32C6          부품
─────────────          ────
D0  (GPIO0)  ────────  EPD BUSY
D1  (GPIO1)  ────────  EPD DC
D2  (GPIO2)  ────────  EPD RST
D3  (GPIO21) ────────  EPD CS
D4  (GPIO22) ────────  I2C SDA  ──┬── SHT40 SDA
D5  (GPIO23) ────────  I2C SCL  ──┼── DS3231 SDA
                                   ├── SHT40 SCL
                                   └── DS3231 SCL
D6  (GPIO16) ────────  버튼 (WiFi 트리거)
D7  (GPIO17) ────────  (미사용)
D8  (GPIO19) ────────  SPI SCK  ──── EPD SCK (CLK)
D9  (GPIO20) ────────  SPI MISO (EPD 미사용, 예약)
D10 (GPIO18) ────────  SPI MOSI ──── EPD DIN (MOSI)
3V3            ────────  모든 모듈 VCC
GND            ────────  모든 모듈 GND
BAT            ────────  10000mAh Li-Po (+)

nanoESP32-C6 핀 할당

nanoESP32-C6          부품
──────────────          ────
GPIO0         ────────  EPD RST
GPIO1         ────────  EPD BUSY
GPIO4         ────────  SPI MOSI ──── EPD DIN (MOSI)
GPIO5         ────────  SPI SCK  ──── EPD SCK (CLK)
GPIO6         ────────  EPD CS
GPIO7         ────────  EPD DC
GPIO22        ────────  I2C SDA  ──┬── SHT40 SDA
GPIO23        ────────  I2C SCL  ──┼── DS3231 SDA
                                   ├── SHT40 SCL
                                   └── DS3231 SCL
GPIO8         ────────  버튼 (WiFi 트리거) ⚠️ RGB LED와 공유
3V3           ────────  모든 모듈 VCC
GND           ────────  모든 모듈 GND

핀맵 비교표

기능 XIAO ESP32C6 nanoESP32-C6
I2C SDA GPIO22 (D4) GPIO22
I2C SCL GPIO23 (D5) GPIO23
SPI SCK GPIO19 (D8) GPIO5
SPI MISO GPIO20 (D9) 미사용
SPI MOSI GPIO18 (D10) GPIO4
EPD CS GPIO21 (D3) GPIO6
EPD DC GPIO1 (D1) GPIO7
EPD RST GPIO2 (D2) GPIO0
EPD BUSY GPIO0 (D0) GPIO1
버튼 GPIO16 (D6) GPIO8 ⚠️
Deep Sleep 웨이크업 BIT(GPIO_NUM_16) BIT(GPIO_NUM_8)

I2C 풀업 저항

  • SHT40과 DS3231이 같은 I2C 버스에 연결됨
  • 두 모듈 모두 내부 풀업이 있으나, 안정성을 위해 4.7kΩ 외부 풀업 권장

⚠️ nanoESP32-C6 주의사항

  • GPIO8은 RGB LED(WS2812)와 공유 → 버튼 사용 시 LED를 반드시 끄고 핀을 INPUT으로 전환해야 함
  • 배터리 충전 회로 없음 → Li-Po 사용 시 외부 TP4056 충전 모듈 필요
  • GPIO12/13은 CH343 USB-UART와 공유 → 디버그 직렬로 사용 중

📁 프로젝트 파일 구조

HomeTempMonitor/
├── HomeTempMonitor.ino        ← 메인 스케치 (#ifdef로 보드 선택)
├── partitions_16mb.csv        ← 16MB Flash 커스텀 파티션 테이블 (nano용)
├── .gitignore                 ← Git 추적 제외 (*.bak 등)
├── DataLogger.h               ← LittleFS 데이터 로거 헤더
├── DataLogger.cpp             ← LittleFS 데이터 로거 구현
├── RTClib_DS3231.h            ← DS3231 RTC 드라이버 헤더
├── RTClib_DS3231.cpp          ← DS3231 RTC 드라이버 구현
├── WebServer.h                ← WiFi 웹서버 헤더
├── WebServer.cpp              ← WiFi 웹서버 구현
├── wiring_diagram.svg         ← 배선도 (SVG)
├── wiring_diagram.png         ← 배선도 (PNG)
├── case_laser_cut.svg         ← 아크릴 케이스 레이저 재단용
├── case_3d_preview.svg        ← 케이스 3D 조립 미리보기
├── epaper_preview.png         ← E-Paper 화면 미리보기
└── README.md                  ← 이 파일

🎛️ 보드 선택 방법

HomeTempMonitor.ino 파일 상단에서 사용할 보드만 #define 하세요:

// ✏️ 사용할 보드를 하나만 #define 하세요. 나머지는 주석 처리!
#define BOARD_XIAO_ESP32C6      // ← XIAO 사용 시
// #define BOARD_NANO_ESP32C6   // ← nano 사용 시 (위 줄 주석, 이 줄 해제)
  • 둘 다 #define하면 → 컴파일 에러 (보드는 하나만 선택할 수 있습니다!)
  • 둘 다 주석 처리하면 → 컴파일 에러 (BOARD_XIAO_ESP32C6 또는 BOARD_NANO_ESP32C6 중 하나를 #define 하세요!)

#ifdef로 자동 처리되는 항목:

항목 XIAO nano
핀 정의 (SPI, I2C, EPD, Button) GPIO19/20/18, 22/23, 21, 16 GPIO5/4, 22/23, 6/7/0/1, 8
Adafruit_NeoPixel include ❌ 제외 ✅ 포함
rgbLED 객체 생성 ❌ 없음 ✅ 생성
setup() RGB LED 끄기 ❌ 스킵 ✅ 실행
Deep Sleep 웨이크업 GPIO GPIO_NUM_16 GPIO_NUM_8
BOARD_NAME 문자열 "XIAO ESP32C6" "nanoESP32-C6"

🛠️ Arduino IDE 설정

1. 보드 패키지 설치

  • Arduino IDE → 파일 → 환경설정 → 추가 보드 매니저 URL: 
    https://espressif.github.io/arduino-esp32/package_esp32_index.json
  • 툴 → 보드 → 보드 매니저 → esp32 by Espressif Systems 설치 (v3.0.0+)

2. 보드 선택

보드 Arduino IDE 보드명
XIAO ESP32C6 XIAO_ESP32C6
nanoESP32-C6 ESP32C6 Dev Module
  • Upload Speed: 921600

3. ⚠️ 파티션 스킴 설정 (중요!)

보드 파티션 스킴 방법
XIAO ESP32C6 (4MB) "Default 4MB with spiffs (1.2MB APP/1.5MB SPIFFS)" IDE에서 선택
nanoESP32-C6 N16 (16MB) 커스텀 파티션 테이블 아래 참조

이 설정이 없으면 LittleFS에 데이터를 저장할 공간이 없습니다!

nanoESP32-C6 (16MB) 커스텀 파티션 설정

  1. partitions_16mb.csv 파일이 프로젝트 폴더에 포함되어 있습니다
  2. Arduino IDE → 툴 → Partition Scheme → "Custom" 선택
  3. 툴 → Partition Table → partitions_16mb.csv 파일 경로 지정
  4. 또는 boards.txt에 다음 줄 추가: 
    menu.PartitionScheme.custom=Custom Partition Table
esp32c6.menu.PartitionScheme.custom.build.partitions=partitions_16mb.csv

16MB 파티션 구성:

┌──────────────┬───────────┬────────────┐
│ 영역          │ 크기       │ 용도       │
├──────────────┼───────────┼────────────┤
│ Bootloader   │ 36KB      │ 부트로더    │
│ App (ota_0)  │ 3.2MB     │ 애플리케이션│
│ LittleFS     │ 12.8MB    │ 데이터 저장 │
└──────────────┴───────────┴────────────┘

4. 라이브러리 설치

Arduino IDE → 스케치 → 라이브러리 포함하기 → 라이브러리 관리:

라이브러리 작성자 용도 필수
GxEPD2 Jean-Marc Capello E-Paper 디스플레이 드라이버 ✅ 공통
Adafruit SHT4x Library Adafruit SHT40 온습도 센서 ✅ 공통
Adafruit GFX Library Adafruit GxEPD2 의존성 (자동 설치됨) ✅ 공통
Adafruit NeoPixel Adafruit nanoESP32-C6 RGB LED 끄기 ⚡ nano만

⚙️ 설정 변경

.ino 파일 상단의 CONFIGURATION 섹션에서 수정:

#define SLEEP_INTERVAL_MIN       5       // 측정 간격 (분)
#define WIFI_SYNC_INTERVAL_HR    24      // WiFi/NTP 동기화 주기 (시간)
#define WIFI_AP_TIMEOUT_SEC      300     // 웹서버 활성 시간 (초)
#define WIFI_AP_SSID             "HomeTemp"  // AP 모드 이름
#define WIFI_SSID                "your_wifi_ssid"      // WiFi 이름
#define WIFI_PASSWORD            "your_wifi_password"   // WiFi 비밀번호

🔄 동작 흐름

[전원 ON / Deep Sleep 복귀]
         │
         ▼
  ┌──────────────┐
  │  I2C 초기화    │  SHT40 + DS3231
  │  센서 읽기     │  온도/습도 측정
  │  Min/Max 갱신  │  RTC 메모리 유지
  └──────┬───────┘
         │
         ▼
  ┌──────────────┐
  │  LittleFS     │  내장 플래시 마운트
  │  CSV 저장     │  /temp_log.csv 에 append
  └──────┬───────┘
         │
         ▼
  ┌──────────────┐
  │  E-Paper     │  온습도 + 시간 표시
  │  디스플레이    │  2.9" BWR 업데이트
  └──────┬───────┘
         │
         ▼
  ┌──────────────┐
  │  WiFi 필요?   │  24시간마다, 첫 부팅, 또는 버튼 누름
  │  ┌─ YES ──┐  │
  │  │ NTP 동기화│  RTC 시간 보정
  │  │ 웹서버   │  5분간 CSV 다운로드 가능
  │  │ AP 모드  │  공유기 없어도 직접 접속 가능
  │  └────────┘  │
  └──────┬───────┘
         │
         ▼
  ┌──────────────┐
  │  Deep Sleep   │  ~15μA 소비
  │  5분 대기     │  버튼 누르면 즉시 깨어남
  └──────────────┘

📥 CSV 다운로드 방법

방법 1: 🔘 버튼 누르기 (가장 쉬움)

  1. D6(XIAO) 또는 GPIO8(nano)에 연결된 버튼을 누름
  2. ESP32이 Deep Sleep에서 즉시 깨어남
  3. WiFi 연결 시도 → 공유기 있으면 Station 모드, 없으면 AP 모드
  4. E-Paper에 접속 방법 표시 (5분간)
  5. 브라우저에서 CSV 다운로드

방법 2: 📡 공유기 연결 (Station 모드)

  • E-Paper에 http://192.168.x.x 표시 → 브라우저 접속 → Download CSV 클릭

방법 3: 📶 AP 모드 직접 접속 (공유기 없어도 가능)

  1. 스마트폰 WiFi에서 "HomeTemp" 네트워크 연결 (비번 없음)
  2. 브라우저에서 http://192.168.4.1 접속
  3. Download CSV 버튼 클릭

💾 데이터 저장 포맷 (내장 플래시 LittleFS)

저장 방식

  • CSV 파일 (/temp_log.csv) 로 내장 플래시 LittleFS 파티션에 저장
  • 5분 간격 → 하루 288건 → 약 30KB/일

저장 용량 비교 (보드별)

보드 플래시 LittleFS 가용 저장 기간 (5분 간격)
XIAO ESP32C6 4MB ~1.5MB ~50일
nanoESP32-C6 N16 16MB ~12.8MB ~437일 (약 15개월)
  • 5분 간격 → 하루 288건 → 약 30KB/일
  • 파일이 1MB 초과 시 자동으로 오래된 절반 삭제 (rotate)

CSV 포맷

timestamp,temperature_c,humidity_pct
2026-06-30 07:20:00,24.56,45.23
2026-06-30 07:25:00,24.61,45.18
2026-06-30 07:30:00,24.58,45.30

🔋 배터리 수명 추정

모드 전류 시간/사이클
Deep Sleep ~15 μA 4분 50초
Active (측정+표시+저장) ~80 mA ~10초
WiFi (24시간에 1회) ~120 mA ~300초

5분 간격 기준:

  • 평균 전류: ~0.29 mA
  • 10000mAh 기준 약 154일 (약 5개월)

⚠️ nanoESP32-C6는 배터리 충전 회로가 없으므로, 외부 TP4056 충전 모듈이 필요합니다.

🖥️ E-Paper 디스플레이 레이아웃

┌──────────────────────┐
│  🏠 Home Climate     │
│══════════════════════│
│                      │
│  TEMPERATURE  (빨강) │
│                      │
│    24.5°C            │
│                      │
│  22.1~26.3°C (빨강) │
│                      │
│──────────────────────│
│                      │
│  HUMIDITY    (노랑) │
│                      │
│    45.2%             │
│                      │
│  40.0~55.2%  (노랑) │
│                      │
│══════════════════════│
│                      │
│  🌡 체감 26.3°C(노랑)│
│  💧 쾌적     (노랑) │
│                      │
│──────────────────────│
│  07-28 11:46         │
│  SHT:OK WiFi:OFF     │
│  nanoESP32 #1 5min   │
└──────────────────────┘
   168 × 384 (세로)
   4색: Black / White / Red / Yellow

🐛 디버그 모드

현재 코드는 Deep Sleep이 비활성화된 디버그 모드입니다.

  • 보드가 꺼지지 않고 loop()에서 5분마다 재측정
  • 시리얼 모니터(115200 baud)에서 실시간 로그 확인 가능

디버그 로그 예시

╔══════════════════════════════════════════╗
║  Home Temp Monitor  -  Boot #1
║  Board: nanoESP32-C6
║  Wakeup: POWER_ON/RESET
╚══════════════════════════════════════════╝
[RGB] LED turned OFF (GPIO8 shared with button)
[SETUP] Step 1: I2C + Sensors...
[I2C]  SDA=GPIO22, SCL=GPIO23
[RTC] 2026-07-21 14:55:00
[SHT40] Temp: 24.5 C | Hum: 45.2 %
[SETUP] Step 2: LittleFS...
[DataLogger] LittleFS mounted. Records: 0
[SETUP] Step 3: SPI + E-Paper...
[SPI]  SCK=GPIO5, MOSI=GPIO4, CS=GPIO6
[EPD] 2.9" 4-color (168x384) initialized.
[SETUP] Step 5: Button GPIO8=released, wokeByButton=no
[SETUP] → Starting WiFi & Web server...

Deep Sleep 활성화 (배포 시)

.ino 파일에서 주석 해제:

esp_sleep_enable_ext1_wakeup(BIT(BUTTON_WAKE_GPIO), ESP_EXT1_WAKEUP_ALL_LOW);  // 보드별 자동 선택
esp_sleep_enable_timer_wakeup(SLEEP_INTERVAL_MIN * 60ULL * 1000000ULL);
display.hibernate();
esp_deep_sleep_start();

BUTTON_WAKE_GPIO는 #ifdef에 의해 XIAO는 GPIO_NUM_16, nano는 GPIO_NUM_8로 자동 설정됩니다.

⚠️ 주의사항

  1. 파티션 스킴 필수: 반드시 "Default 4MB with spiffs" 선택! 기본 설정은 LittleFS 공간이 없습니다.

  2. 첫 업로드 후 LittleFS 포맷: 처음 업로드 시 LittleFS가 자동 포맷됩니다. 이후 재업로드해도 데이터는 유지됩니다.

  3. RTC 백업 배터리: DS3231에 CR2032 코인셀을 장착하면 전원 차단 시에도 시간이 유지됩니다.

  4. WiFi 자격증명: WIFI_SSID와 WIFI_PASSWORD를 반드시 수정하세요.

  5. 4색 E-Paper: 빨간색/노란색 업데이트는 흑백보다 시간이 오래 걸립니다 (~15초). 정상 동작입니다.

  6. Deep Sleep: ESP32C6의 Deep Sleep은 완전한 리셋으로 복귀합니다. setup()이 매번 실행되며, RTC_DATA_ATTR 변수만 유지됩니다.

  7. 저장 용량: XIAO(4MB)는 ~50일, nanoESP32-C6(16MB)는 ~437일 저장. 더 오래 보존하려면 주기적으로 CSV를 다운로드하세요.

  8. nanoESP32-C6 RGB LED: GPIO8은 버튼과 WS2812 RGB LED가 공유합니다. 버튼 사용 시 LED를 반드시 끄고 핀을 INPUT으로 전환해야 합니다. (코드에 자동 반영됨)

  9. nanoESP32-C6 배터리: 배터리 충전 회로가 없으므로 Li-Po 직접 연결이 불가합니다. 외부 TP4056 충전 보드가 필요합니다.

📦 부품 목록 (BOM)

공통 부품

부품 수량 비고
WeAct 2.9" 4-Color E-Paper 1 JD79667, 168×384, BWRY
Sensirion SHT40 1 I2C 온습도 센서
DS3231 RTC 모듈 1 I2C, ±2ppm
CR2032 코인셀 1 DS3231 백업 (옵션)
10000mAh Li-Po 배터리 1 3.7V
4.7kΩ 저항 2 I2C 풀업 (옵션)
택트 스위치 1 WiFi 트리거 버튼
브레드보드/만능기판 1 연결용
점퍼 와이어 다수 연결용

XIAO ESP32C6 구성

부품 수량 비고
Seeed XIAO ESP32C6 1 배터리 충전 회로 내장

nanoESP32-C6 구성

부품 수량 비고
nanoESP32-C6 1 USB 2개 (CH343 + 네이티브), 16MB Flash
TP4056 충전 모듈 1 Li-Po 충전용 (XIAO는 불필요)

📝 변경 이력

날짜 내용
2026-07-28 4색(BWRY) 활용, 168×384 전체 해상도 사용, 체감온도/습도상태/WiFi상태/보드명 추가, 주석 코드 삭제
2026-07-27 E-Paper 핀맵 수정 — Calendar 작동 코드 기준 반영 (CS=6, DC=7, RST=0, BUSY=1, SCK=5), SPI.begin() CS 핀 추가, reset_ms 50→5
2026-07-21 .ino 파일 2개 → 1개 통합 (#ifdef로 보드 선택), HomeTempMonitor_nano.ino 삭제, .gitignore 추가
2026-07-21 nanoESP32-C6 16MB Flash 커스텀 파티션 테이블 추가, 저장 용량 비교 정리
2026-07-21 nanoESP32-C6용 .ino 추가, RGB LED OFF 코드 추가, README 업데이트
2026-07-21 버튼 핀 최우선 풀업 설정, 웨이크업 원인으로 WiFi 활성화 수정
2026-07-21 DataLogger 시간 중복 +9h 버그 수정
2026-07-21 Deep Sleep 디버그 모드 비활성화, loop() 10초 재측정 추가
2026-07-21 컴파일 에러 수정 (rotateLog 선언, ext1 wakeup, SHT40 begin)
2026-07-21 W25Q128 외장 플래시 → 내장 플래시 LittleFS로 변경
2026-07-21 프로젝트 초기 생성

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temperture monitor system

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