Radick (라자지)
Radick은 Ai-Thinker RD-03D V1 24 GHz 레이더와 Elecrow 7인치 CrowPanel 하나로 동작하는 독립형 다중 목표 레이더입니다. 원본 Arduino-ESP32-Radarproject의 레이더 표현과 거리 기반 경고음을 유지하면서, XIAO·Arduino GIGA·Wi-Fi·UDP를 모두 제거했습니다. 펌웨어는 Arduino 계층 없이 ESP-IDF 5.3과 LVGL 8로 작성되어 레이더 UART부터 화면까지 한 ESP32-S3 안에서 처리합니다.
Important
이 프로젝트는 Basic CrowPanel 7.0 V3.0 (
DIS08070H, ESP32-S3 N4R8) 및 RD-03D V1 (S5KM312CL, 15 × 44 mm) 전용입니다. CrowPanel V1/V2와 RD-03D V2는 핀 및 프로토콜이 달라 지원하지 않습니다.
필요한 하드웨어
- Elecrow Basic CrowPanel 7.0-inch HMI ESP32 Display V3.0
- Ai-Thinker RD-03D V1 레이더 모듈
- 보호회로가 있는 1셀 Li-ion/LiPo 배터리(공칭 3.7 V, 최대 4.2 V)
- 출력 리플 100 mV 이하의 5 V 승압 모듈(연속 200 mA 이상, 500 mA급 권장)
- 5 V 레이더 전원 스위치와 승압 모듈 제조사가 권장하는 입·출력 캐패시터
- 경고음을 사용할 경우 J5
SPK에 맞는 스피커
배터리는 CrowPanel의 J1에 직접 연결할 수 있지만, RD-03D의 동작 전압은 4.5–5.5 V입니다. 따라서 레이더 VCC에는 배터리나 3V3 핀을 직접 연결하지 말고 반드시 별도 5 V 승압 출력을 사용해야 합니다. MCU/디스플레이는 CrowPanel 한 장뿐이지만, 이 승압 전원부는 생략할 수 없는 최소 부품입니다.
배선
| RD-03D V1 | CrowPanel V3 / 전원 | 설명 |
|---|---|---|
VCC |
5 V 승압 모듈 OUT+ |
J10의 3V3 또는 배터리에 직접 연결 금지 |
GND |
공통 GND(J7 pin 4 등) | CrowPanel·승압 모듈·레이더의 GND를 공통 연결 |
TX |
J7 GPIO_D pin 1, GPIO38 |
ESP32-S3 UART1 RX |
RX |
J10 UART pin 2, GPIO43 |
ESP32-S3 UART1 TX |
배터리 전원은 아래처럼 분기합니다.
보호형 1S 배터리 ──> CrowPanel J1 BAT+/GND
└─────────> 5 V 저리플 승압 ──> RD-03D VCC/GND
RD-03D TX ─────────> J7 pin 1 / GPIO38
RD-03D RX <───────── J10 pin 2 / GPIO43
J10 pin 1(GPIO44)은 온보드 CH340C의 TX 출력과 같은 네트이므로 레이더 TX를 연결하면 출력끼리 충돌할 수 있습니다. 이 때문에 레이더 수신과 송신을 서로 다른 커넥터로 나눈 것입니다. GPIO43은 CH340C RX와 레이더 RX라는 두 입력으로만 연결되어 안전하게 플래싱 경로를 유지합니다. 다만 부트 ROM의 송신도 레이더 RX에 들어가므로 플래싱 중에는 레이더 5 V 전원을 끄는 것을 권장합니다.
RD-03D V1의 1.25 mm 4핀 커넥터는 데이터시트 기준 pin 1 5V, pin 2 GND, pin 3 TX, pin 4 RX입니다. 모듈 방향에 따라 좌우가 뒤집혀 보일 수 있으므로 실크와 pin 1 표시를 반드시 확인하십시오.
J1 커넥터의 pin 1은 BAT+, pin 2는 GND입니다. 커넥터 규격만 믿지 말고 실제 배터리 극성을 멀티미터로 확인하십시오. CrowPanel에는 MCU가 읽을 수 있는 배터리 전압/잔량 회로가 없어 UI에 근거 없는 배터리 퍼센트를 표시하지 않습니다. 자세한 전체 핀맵과 전원 주의사항은 하드웨어 문서를 참고하십시오.
동작 방식
- UART1, 256000 baud, 8N1로 RD-03D의 30바이트 프레임을 직접 수신
- 스트림 노이즈·분할 프레임·손상 프레임 이후 자동 재동기화
- 최대 세 목표를 전역 최근접 매칭과 이동 예측으로 추적해 슬롯 순서가 바뀌어도 ID 유지
- 위치/속도 EMA로 화면 떨림 완화
- 원본의 1 m 강제 병합과 2초 정지 고스트 로직을 제거해 가까운 두 사람을 별도 목표로 유지하고 잔상을 빠르게 제거
- 0–8 m를 근거리 중심 비선형 스케일로 그려 작은 화면 이동도 알아보기 쉽게 표시
- 가장 가까운 목표의 거리에 따라 온보드 NS4168 스피커의 핑 주기와 음높이를 변경
- 터치로 음소거와 밝기를 조절하고, 60초 동안 터치와 목표가 없으면 자동 감광
- 마지막 정상 프레임으로부터 1.5초가 지나면 명확한
RADAR OFFLINE상태 표시
레이더 명령 전송은 앱 부팅 후 공식 멀티 타깃 명령 0x90만 사용합니다. 기본 단일 타깃 스트림이 이미 출력되는 경우도 놓치지 않도록 5초 간격으로 총 세 번만 멱등 전송하며 UART와 UI 태스크를 막지 않습니다. 센서 전원이 꺼졌다가 정상 프레임이 다시 들어오면 같은 제한된 설정 절차를 한 번 재수행합니다.
빌드와 설치
직접 빌드하지 않고 바로 플래싱하려면 저장소의 사전 빌드 펌웨어를 사용하십시오. 앱·부트로더·파티션 테이블과 Linux/macOS 및 Windows용 플래시 스크립트가 함께 들어 있습니다.
권장 환경은 ESP-IDF v5.3.4입니다. 다른 ESP-IDF 버전은 RGB LCD와 I2S API 차이 때문에 빌드 결과가 달라질 수 있습니다.
1. 플래싱 준비
- RD-03D에 공급하는 외부 5 V 승압 전원을 끄거나 레이더 VCC를 분리합니다. UART 선은 그대로 두어도 됩니다.
- 데이터 통신이 가능한 USB-C 케이블로 CrowPanel의 CH340C 프로그래밍 포트를 PC에 연결합니다. 첫 플래싱은 배터리를 분리하고 USB 전원만 사용하는 것을 권장합니다.
- 새로 생긴 시리얼 포트를 확인합니다.
Linux에서는 보통 /dev/ttyUSB0입니다.
ls -l /dev/serial/by-id/ 2>/dev/null
ls /dev/ttyUSB* 2>/dev/null
Windows에서는 장치 관리자의 포트(COM 및 LPT)에서 COM5 같은 이름을 확인합니다. macOS에서는 /dev/cu.usbserial-* 또는 /dev/cu.wchusbserial* 형태입니다. 아래 명령의 /dev/ttyUSB0을 확인한 포트로 바꾸십시오.
2. ESP-IDF로 빌드하고 바로 올리기
ESP-IDF v5.3.4 환경을 활성화한 뒤 저장소 루트에서 실행합니다. set-target은 최초 한 번만 필요합니다.
. "$IDF_PATH/export.sh"
idf.py set-target esp32s3
idf.py -p /dev/ttyUSB0 build flash
Windows의 ESP-IDF PowerShell에서는 환경이 이미 활성화되므로 저장소로 이동한 뒤 idf.py set-target esp32s3와 idf.py -p COM5 build flash를 실행하면 됩니다.
첫 빌드에서 Component Manager가 LVGL 8.3.11을 받습니다. 성공하면 다음 세 파일이 생성되고 ESP-IDF가 올바른 오프셋에 모두 기록합니다.
| 파일 | Flash 오프셋 |
|---|---|
build/bootloader/bootloader.bin |
0x0 |
build/partition_table/partition-table.bin |
0x8000 |
build/radick.bin |
0x10000 |
애플리케이션 UART 콘솔은 레이더 핀과의 간섭을 피하려고 꺼 두었습니다. 따라서 idf.py monitor에 런타임 로그가 표시되지 않는 것은 정상이며, 플래싱 성공 메시지와 실제 화면으로 동작을 확인합니다.
3. 생성된 바이너리를 esptool로 다시 올리기
이미 한 번 빌드했다면 다시 컴파일하지 않고 아래 명령으로 세 바이너리를 직접 기록할 수 있습니다. radick.bin 하나만 기록하면 부트로더나 파티션 테이블이 없는 보드에서는 부팅되지 않을 수 있으므로 세 파일을 모두 지정합니다.
python3 -m esptool \
--chip esp32s3 \
--port /dev/ttyUSB0 \
--baud 460800 \
--before default_reset \
--after hard_reset \
write_flash \
--flash_mode dio \
--flash_freq 80m \
--flash_size 4MB \
0x0 build/bootloader/bootloader.bin \
0x8000 build/partition_table/partition-table.bin \
0x10000 build/radick.bin
esptool이 없다면 ESP-IDF 환경을 활성화하거나 별도 Python 환경에 python3 -m pip install esptool==4.9.0으로 설치할 수 있습니다.
4. Docker로 빌드하기
로컬 ESP-IDF 설치 없이 Docker로 빌드할 수도 있습니다.
docker run --rm \
-v "$PWD:/project" -w /project \
espressif/idf:v5.3.4 \
idf.py -B build-docker build
Linux에서는 시리얼 장치를 컨테이너에 전달해 빌드와 플래시를 한 번에 할 수도 있습니다.
docker run --rm \
--device=/dev/ttyUSB0 \
-v "$PWD:/project" -w /project \
espressif/idf:v5.3.4 \
idf.py -B build-docker -p /dev/ttyUSB0 build flash
Windows/macOS Docker Desktop은 USB 직렬 장치 전달이 복잡하므로 네이티브 ESP-IDF 또는 esptool 사용을 권장합니다.
5. 연결 문제 해결
Connecting...에서 멈추면BOOT을 누른 상태로RESET을 짧게 누르고,BOOT을 놓은 뒤 플래시 명령을 다시 실행합니다.- Linux에서
Permission denied가 나오면sudo usermod -aG dialout "$USER"를 실행하고 로그아웃한 뒤 다시 로그인합니다. - 포트가 보이지 않으면 충전 전용이 아닌 데이터 USB 케이블인지 확인하고 다른 USB 포트에 연결합니다.
- 직렬 모니터나 다른 프로그램이 포트를 잡고 있으면 종료한 후 다시 시도합니다.
- 설정까지 완전히 초기화해야 할 때만
idf.py -p /dev/ttyUSB0 erase-flash를 실행한 후 다시 플래싱합니다. 이 작업은 저장된 밝기와 음소거 설정도 삭제합니다. - 플래싱이 끝나면 RD-03D의 외부 5 V 전원을 켜고 CrowPanel을 한 번 리셋합니다.
호스트 테스트
레이더 프로토콜과 추적기는 ESP32 의존성 없이 테스트할 수 있습니다.
cmake -S tests -B build-host
cmake --build build-host --parallel
ctest --test-dir build-host --output-on-failure
테스트는 sign-magnitude 디코딩, 모든 청크 분할 위치, 노이즈/손상/바이트 유실 후 복구, 연속 프레임, 슬롯 재정렬, 근접 목표 비병합, 누락/재획득, 서로 교차하는 두 목표의 ID 유지를 포함합니다.
구조
main/
├── board.* RGB LCD, GT911/PCA9557, LVGL, 백라이트
├── radar_protocol.* RD-03D 스트림 파서
├── target_tracker.* 안정 ID, 예측, EMA, 만료 처리
├── radar_service.* UART 태스크와 thread-safe 화면 스냅샷
├── audio_service.* I2S 거리 경고음
├── ui.* 800×480 단순 레이더 UI
├── app_settings.* NVS 밝기/음소거 저장
└── app_main.c 서비스 연결, 자동 감광, LVGL 루프
실기 확인 항목
전체 소프트웨어 빌드와 호스트 테스트 외에, 조립 후 다음 항목은 실제 하드웨어에서 확인해야 합니다.
- 승압 출력이 레이더 연결 상태에서도 5 V 근처로 안정적인지
- GT911 터치 방향과 RGB 패널 색/플리커
- 안테나 방향 기준 좌우 좌표가 화면과 일치하는지
- 스피커 임피던스에 맞춘 실제 음량과 전원 노이즈
- 배터리 구동 시간과 충전 중 발열
레이더 사양은 Ai-Thinker의 RD-03D V1 문서, 디스플레이 핀은 Elecrow의 CrowPanel 7-inch 저장소와 V3 회로도를 기준으로 했습니다.