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STM32 Value line discovery board 용 프로그래밍 튜토리얼 입니다.

ADC(Analog to Digital Converter) 프로그래밍

ADC 예제 프로그램은 STM32\stm32vldiscovery_package\Project\Examples\ADC\ 폴더에 있다.

임베디드 시스템에서 아날로그 입력이란 Voltage 값을 그대로 읽어온다는 의미이다. 대부분의 센서들은 전압의 세기로 정보를 보내기 때문에, 센서처리 프로그래밍을 해야 할 경우 ADC 프로그래밍은 필수가 된다. 마찬가지로 임베디드 시스템에서 프로그래밍된 어떤 값을 아날로그 출력으로 보낼 때는 DAC 프로그래밍을 해야한다.

A/D처리를 하는 모듈은 STM32 Value line discovery보드에서 ADC1, ADC2 두개만 있는 걸로 보인다. 채널을 이용하면 ADC1 컨버터 하나로 여러개의 아날로그 입력을 받을 수 있다. STM32 ADC Multi Channel Using DMA 문서를 참조하자.

ADC 프로그래밍 시작

포트로 들어오는 전압 값에 따라 LED On/Off를 제어하는 예제를 설명한다. 전압을 포트로 입력 받을 것이므로, 포트 입력은 아날로그 모드여야 한다. 먼저, 포트에 환경설정을 하자. 입출력 환경설정에 관한 자세한 내용은 STM32 discovery 프로그래밍을 참조하자.

ADC 입력포트 설정

PA6를 아날로그 입력 모드로 설정한다.

myGPIO.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; //set to pin 6
myGPIO.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN; //set as analog input
GPIO_Init(GPIOA, &myGPIO); //set to A6

ADC 전용 클럭 설정

아날로그 입력용 클럭을 설정한다. STM32 는 전압을 디지탈값으로 변환해주는 과정이 필요하기 때문에 cpu clock 대로 정보를 읽게 되면 문제가 발생할 수 있다. 자세한 내용은 매뉴얼 162 페이지 타이밍 다이어그램을 참조하자.

RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //clock for ADC (max 14MHz, 72/6=12MHz)
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE); //enable ADC clock

ADC 환경설정

STM32은 ADC 환경설정을 위해 별도의 레지스터를 가지고 있다. 고정된 메모리 주소를 통해서도 접근할 수 있지만, 구조체를 이용하면 보다 쉽게 사용할 수 있다. STM32 라이브러리에 정의된 ADC 레지스터 구조체는 다음과 같다.

/** 
  * @brief Analog to Digital Converter  
  */
typedef struct
{
  __IO uint32_t SR;
  __IO uint32_t CR1;
  __IO uint32_t CR2;
  __IO uint32_t SMPR1;
  __IO uint32_t SMPR2;
  __IO uint32_t JOFR1;
  __IO uint32_t JOFR2;
  __IO uint32_t JOFR3;
  __IO uint32_t JOFR4;
  __IO uint32_t HTR;
  __IO uint32_t LTR;
  __IO uint32_t SQR1;
  __IO uint32_t SQR2;
  __IO uint32_t SQR3;
  __IO uint32_t JSQR;
  __IO uint32_t JDR1;
  __IO uint32_t JDR2;
  __IO uint32_t JDR3;
  __IO uint32_t JDR4;
  __IO uint32_t DR;
} ADC_TypeDef;

ADC 환경설정은 ADC 레지스터에 값을 넣는 것을 의미한다. STM32 라이브러리 함수인 ADC_Init()함수를 통해 ADC를 초기화 한다. 자세한 내용은 매뉴얼 158페이지를 참조하자.

myADC.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
myADC.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
myADC.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
myADC.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
myADC.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
myADC.ADC_NbrOfChannel  = 1;
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_6, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5); //PA6 as Input
ADC_Init(ADC1, &myADC);

ADC 활성화

ADC1 을 사용하겠다고 알리고, ADC 내부 회로를 초기화 하는 Calibration 과정을 실행한다.

ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);

//Calibrate ADC *optional?
ADC_ResetCalibration(ADC1);
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));
ADC_StartCalibration(ADC1);
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));

//enable ADC to work
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);

ADC 포트를 통해 읽어들인 정보를 가져오자.

STM32가 싱글변환모드 일 때, 포트로부터 들어온 Voltage 값은 변환되어 16비트 ADC_DR 레지스터에 저장된다. 자세한 내용은 매뉴얼 161 페이지 single conversion mode 항목을 참조하자.

//get Analog Value at pin
int getPot(void)
{
    return ADC_GetConversionValue(ADC1);
}

uint16_t ADC_GetConversionValue(ADC_TypeDef* ADCx)
{
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_ADC_ALL_PERIPH(ADCx));
  /* Return the selected ADC conversion value */
  return (uint16_t) ADCx->DR;
}

ADC_DR 레지스터에 저장된 정보는 Voltage 값이 아니므로, 변환해줘야 한다. STM32F100x 프로세스는 전압 정보를 최대 12bit 정보로 표현할 수 있다. 0V -> 0x000, 3.3V -> 0xFFF 로 표현된다. 최대값이 십진수로 4095이기 때문에, 실제 전압으로 바꿔주는 코드는 다음과 같다.

double x = getPot()*3.3/4095; //get analog value and convert to volts, 12bit ADC

ADC 예제 프로그램

PA6 포트에 2V 이상의 전압이 들어오면 PC9 포트를 On 한다. STM32 Value line discovery 보드는 PC9 포트가 보드 위의 led와 연결되어 있기 때문에 바로 확인할 수 있다.

이 예제는 STM32\stm32vldiscovery_package\Project\Examples\ADC\ 폴더에 있다.

#include "stm32f10x.h"
#include "STM32vldiscovery.h"
#include "stm32f10x_adc.h"

double x = 0;
GPIO_InitTypeDef myGPIO;
ADC_InitTypeDef myADC;

void adc_config()
{ 
  // PA6를 analog input 모드로 설정한다.  
  myGPIO.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; //set to pin 6
  myGPIO.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN; //set as analog input
  GPIO_Init(GPIOA, &myGPIO); //set to A6

  RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //clock for ADC (max 14MHz, 72/6=12MHz)
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE); //enable ADC clock

  //configure ADC parameters
  myADC.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
  myADC.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
  myADC.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
  myADC.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
  myADC.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
  myADC.ADC_NbrOfChannel  = 1;
  ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_6, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5); //PA6 as Input
  ADC_Init(ADC1, &myADC);

  //enable
  ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);

  //Calibrate ADC *optional?
  ADC_ResetCalibration(ADC1);
  while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));
  ADC_StartCalibration(ADC1);
  while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));

  //enable ADC to work
  ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
}
 
//get Analog Value at pin
int getPot(void)
{
  return ADC_GetConversionValue(ADC1);
}
 
//Configure other I/O pins
void GPIO_config(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);
    //LED-pinC9
    GPIO_StructInit(&myGPIO);
    myGPIO.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    myGPIO.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    myGPIO.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
    GPIO_Init(GPIOC, &myGPIO);
}
 

// The second example is an analog read example. 
// Here we have connected a potentiometer to pin PA6 and are reading the voltage. 
// If it exceeds 2V the LED PC9 turns on, otherwise it’s off.
// https://sourcelion.wordpress.com/2014/09/14/stm32-discovery-get-started-tutorial/
/**
  * @brief  Main program.
  * @param  None
  * @retval None
  */
int main(void)
{
    GPIO_config(); //configure pins
    adc_config(); //configure ADC
    while(1)
    {
        x = getPot()*3.3/4095; //get analog value and convert to volts, 12bit ADC
 
        if(x > 2)
        {
          GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_9, Bit_SET);//turn LED on 1
        }
        else 
        {
          GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_9, Bit_RESET);//turn LED off 0
        }
    }
}

다음 예제

• STM32 ADC Multi Channel Using DMA

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레퍼런스

• https://sourcelion.wordpress.com/2014/09/14/stm32-discovery-get-started-tutorial/