Ch11. ADC (Analog-to-Digital Converter)

한 줄 요약: PA1의 아날로그 입력을 ADC1 Channel 1로 연속 변환하고 결과를 UART/printf로 출력한다.

1. 핵심 이론

ADC는 연속적인 아날로그 전압을 디지털 정수로 변환한다. 이 실습의 ADC 결과는 12-bit이므로 출력 범위는 0 ~ 4095이다.

0 V     → 0 부근
VREF    → 4095 부근

보드 차이

Notion 정리에서는 PA1 → ADC1_IN1 매핑과 ADC1 register 구성이 원서 F411과 F439ZI에서 동일하다고 정리했다.

핵심 레지스터

Continuous conversion

ADC1->CR2 |= CR2_CONT;
ADC1->CR2 |= CR2_SWSTART;

CONT=1이므로 SWSTART를 한 번 설정한 뒤 ADC가 연속 변환을 수행한다.

EOC polling

while (!(ADC1->SR & SR_EOC)) { }
return ADC1->DR;

변환이 끝났음을 확인한 뒤 결과 register를 읽는다.

2. 동작 흐름

PA1
 │ Analog input
 ▼
GPIOA MODER = Analog
 │
 ▼
ADC1 Channel 1
 │
 ▼
Continuous Conversion
 │
 ▼
EOC = 1
 │
 ▼
ADC1->DR
 │
 ▼
printf → USART3 → PC

3. 실제 프로젝트 구조


Ch11_adc/
├── Inc/adc.h
├── Src/adc.c
├── Inc/uart.h
├── Src/uart.c
├── Src/main.c

syscalls.c, sysmem.c, startup file, linker script, CubeIDE metadata/build output은 Ch04에서 다룬 공통 기반이므로 이 페이지에서는 반복하지 않는다. 아래에는 이 chapter 기능 구현에 직접 사용한 source/header를 전부 기록한다.

4. 전체 코드

`Inc/adc.h`

#ifndef ADC_H__
#define ADC_H__
#include <stdint.h>
#include "stm32f4xx.h"
void pa1_adc_init(void);
void start_conversion(void);
uint32_t adc_read(void);
#endif

`Src/adc.c`

#include "adc.h"
#define GPIOAEN       (1U << 0)
#define ADC1EN        (1U << 8)
#define ADC_CH1       (1U << 0)
#define ADC_SEQ_LEN_1 0x00U
#define CR2_ADON      (1U << 0)
#define CR2_CONT      (1U << 1)
#define CR2_SWSTART   (1U << 30)
#define SR_EOC        (1U << 1)
void pa1_adc_init(void)
{
RCC->AHB1ENR |= GPIOAEN;
GPIOA-&gt;MODER |= (1U &lt;&lt; 2);
GPIOA-&gt;MODER |= (1U &lt;&lt; 3);   /* PA1 -&gt; Analog 모드 */

RCC-&gt;APB2ENR |= ADC1EN;

ADC1-&gt;SQR3 = ADC_CH1;
ADC1-&gt;SQR1 = ADC_SEQ_LEN_1;

ADC1-&gt;CR2 |= CR2_ADON;

}
void start_conversion(void)
{
ADC1->CR2 |= CR2_CONT;
ADC1->CR2 |= CR2_SWSTART;
}
uint32_t adc_read(void)
{
while (!(ADC1->SR & SR_EOC)) { }
return ADC1->DR;
}

`Inc/uart.h`

#ifndef UART_H
#define UART_H
#include "stm32f4xx.h"
void uart_init(void);
void uart_write_string(const char *s);
int __io_putchar(int ch);
#endif

`Src/uart.c`

#include <stdint.h>
#include "uart.h"
#define GPIODEN    (1U << 3)
#define USART3EN   (1U << 18)
#define DBG_UART_BAUDRATE 115200U
#define SYS_FREQ           16000000U
#define APB1_CLK           SYS_FREQ
#define CR1_TE   (1U << 3)
#define CR1_UE   (1U << 13)
#define SR_TXE   (1U << 7)
static void uart_write(int ch);
static uint16_t compute_uart_bd(uint32_t periph_clk, uint32_t baudrate);
static void uart_set_baudrate(uint32_t periph_clk, uint32_t baudrate);
int __io_putchar(int ch)
{
uart_write(ch);
return ch;
}
void uart_init(void)
{
RCC->AHB1ENR |= GPIODEN;
GPIOD-&gt;MODER &amp;= ~(0x3UL &lt;&lt; (8 * 2));
GPIOD-&gt;MODER |=  (0x2UL &lt;&lt; (8 * 2));
GPIOD-&gt;MODER &amp;= ~(0x3UL &lt;&lt; (9 * 2));
GPIOD-&gt;MODER |=  (0x2UL &lt;&lt; (9 * 2));

GPIOD-&gt;AFR[1] &amp;= ~(0xFUL &lt;&lt; 0);
GPIOD-&gt;AFR[1] |=  (0x7UL &lt;&lt; 0);   /* PD8 -&gt; AF7 (USART3_TX) */
GPIOD-&gt;AFR[1] &amp;= ~(0xFUL &lt;&lt; 4);
GPIOD-&gt;AFR[1] |=  (0x7UL &lt;&lt; 4);   /* PD9 -&gt; AF7 (USART3_RX) */

RCC-&gt;APB1ENR |= USART3EN;

uart_set_baudrate(APB1_CLK, DBG_UART_BAUDRATE);

USART3-&gt;CR1 = CR1_TE;
USART3-&gt;CR1 |= CR1_UE;

}
static void uart_write(int ch)
{
while (!(USART3->SR & SR_TXE)) { }
USART3->DR = (ch & 0xFF);
}
void uart_write_string(const char *s)
{
while (*s) uart_write((int)*s++);
}
static uint16_t compute_uart_bd(uint32_t periph_clk, uint32_t baudrate)
{
return (uint16_t)((periph_clk + (baudrate / 2U)) / baudrate);
}
static void uart_set_baudrate(uint32_t periph_clk, uint32_t baudrate)
{
USART3->BRR = compute_uart_bd(periph_clk, baudrate);
}

`Src/main.c`

#include <stdio.h>
#include "adc.h"
#include "uart.h"
int sensor_value;
int main(void)
{
uart_init();
pa1_adc_init();
start_conversion();
while (1)
{
    sensor_value = adc_read();
    printf("Sensor Value: %d\r\n", sensor_value);
}

}

5. 실습 결과

Notion 기록 기준 실제 보드에서 potentiometer 입력을 사용해 0 ~ 4095 범위로 ADC 값이 변하는 것을 확인했다.

text = 1420 bytes
data = 0 bytes
bss  = 2560 bytes
warning 없음

현재 ZIP과 Notion 기록의 차이

Notion 설명의 예시 main()에는 출력 사이에 systick_msec_delay(200)가 포함되어 있지만, 현재 첨부 ZIP의 실제 Ch11_adc/Src/main.c에는 delay가 없다.
이 Wiki의 전체 코드는 첨부 ZIP의 실제 파일을 그대로 싣는다.

6. 핵심 정리

12-bit ADC 결과 범위는 0~4095다.
Continuous mode에서는 SWSTART 후 반복 변환된다.
EOC를 확인한 뒤 DR을 읽는다.

Bare metal C Ch11 ADC - Hongjayeong-02/Basic_SoC_implementation GitHub Wiki

Ch11. ADC (Analog-to-Digital Converter)

1. 핵심 이론

보드 차이

핵심 레지스터

Continuous conversion

EOC polling

2. 동작 흐름

3. 실제 프로젝트 구조

4. 전체 코드

`Inc/adc.h`

`Src/adc.c`

`Inc/uart.h`

`Src/uart.c`

`Src/main.c`

5. 실습 결과

현재 ZIP과 Notion 기록의 차이

6. 핵심 정리

⚠️ GitHub.com Fallback ⚠️

Bare metal C Ch11 ADC - Hongjayeong-02/Basic_SoC_implementation GitHub Wiki

Ch11. ADC (Analog-to-Digital Converter)

1. 핵심 이론

보드 차이

핵심 레지스터

Continuous conversion

EOC polling

2. 동작 흐름

3. 실제 프로젝트 구조

4. 전체 코드

Inc/adc.h

Src/adc.c

Inc/uart.h

Src/uart.c

Src/main.c

5. 실습 결과

현재 ZIP과 Notion 기록의 차이

6. 핵심 정리

⚠️ **GitHub.com Fallback** ⚠️

`Inc/adc.h`

`Src/adc.c`

`Inc/uart.h`

`Src/uart.c`

`Src/main.c`

⚠️ GitHub.com Fallback ⚠️