[stm32] ADC & DMA 실습

🐳 실습 목표

1. 외부 온도 센서 - F429zi 연결
2. DMA를 통해 들어온 기본 값 확인 
3. DMA를 통해 들어온 ADC 외부 온도 센서 값, 내부 장치 Vref 값, 내부 온도 센서 값 확인 

 

🐳 ADC 세팅

ADC1 파라미터 세팅

ADC1 DMA, NVIC 세팅

ADC1 파라미터 세팅 

 1.1 Mode
 Independent mode : MCU 내부 ADC 기능 사용
 1.2 Clock Prescaler
 CPU Clock을 사용하여 ADC 변환이 이루어지는데 시스템의 클럭 속도가 너무 빠를 필요가 없으며 전력 소비 효율성 및 

 주파수 범위 내에서 안정적으로 동작을 위해  CPU clock을 나눠서 사용한다.(※ 최소 4 이상)

 (※ F429zi  PCLK2 (Peripheral Clock 2)의 경우 90MHz 이므로 4로 나눌 경우 22.5MHz가 된다.)

 1.3 Resolution
 예를 들어 입력되는 아날로그 신호가 3V인 경우 12 bit로 Resolution을 설정하였을 때 3V /4096= 0.732mV 간격으로 
 디지털화 되게 된다.
 1.4 Data Alignment
 ADC 변환 결과 8 bits(1 byte)를 16 bits의 레지스터에 삽입하였을 때 데이터 정렬 방향을 설정한다.
 1.5 Scan Conversion Mode

 여러 입력 채널을 연속적으로 스캔 후 채널에서 순차적으로 변환을 수행한다. 
 (※ Disable일 경우 Single Conversion Mode로 동작하며 하나의 채널에서 스캔 후 한 번만 ADC 변환을 수행한다.)
 1.6 Continuous Conversion Mode
 한번 채널에서 입력 받은 후 입력을 지속적으로 받을지 설정한다.
 1.7 DMA Continous Requests 
 ADC 결과값을 DMA로 메모리에 전달할 것인지 선택 여부
 1.8 ADC_Regular_ConversionMode
 Number Of Converison : 몇 개를 변환할 것인지
 Rank : 변환 순서 (ADC 결과 배열에 담기는 순서)
 Channel : ADC로 변환할 값이 있는 채널을 선택
 Sampling Time : Resolution 값보다 적당히 크게 설정해 주어야 한다.
(※ Sampling Time : 샘플링 시점 동안 아날로그 신호를 유지하는 시간)

 

🐳 실습 결과

https://github.com/Tobbyvv/stm32-project/tree/main/adc

외부 온도 센서 - F429zi 연결

온도센서의 DATA 핀을 PA5(CN7 10), PA6(CN7 12)에 연결
VCC와 GND를 각각 CN7 6, CN7 8에 연결하였다. 

 

DMA를 통해 들어온 ADC 외부 온도 센서 값, 내부 장치 Vref 값, 내부 온도 센서 값 확인 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdint.h>

#include "main.h"
#include "app.h"

// ADC, DMA, UART 핸들러 변수 선언
extern ADC_HandleTypeDef hadc1;	
extern DMA_HandleTypeDef hdma_adc1;
extern UART_HandleTypeDef huart3;
// ADC 채널에서 받은 값 저장용 배열 선언
static volatile uint16_t adc_value[4];
// EXTI에서 받은 값 저장용 변수 선언
static volatile uint16_t exti_value = 0;

void app(void)
{
	// ADC 변환을 시작하는 것과 동시에 DMA를 사용하여 데이터를 메모리에 저장
    // CPU의 개입 없이 데이터를 수집할 수 있음
	HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t *)adc_value, 4);

	for (;;) { 
		HAL_Delay(100);
		// ADC 온도값과 EXTI 상태 값을 UART를 통해 출력
		printf("ExtUnitTemp = %d ExtUnitTemp = %d InternalTemp = %d Vref = %d ExtValue = %d\r\n",
		       adc_value[0], adc_value[1], adc_value[2], adc_value[3],
		       exti_value);
	}}
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
	exti_value = GPIO_Pin; //GPIO 13번 Pin의 상태값 0 또는 1 저장
}
int __io_putchar(int ch)
{
  HAL_UART_Transmit(&huart3, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff); // UART 출력
  return ch;
}

ADC 온도센서 값, EXTI 값 결과

1. ExUnitTemp : 4095
DHT11 온도센서는 습도, 온도를 디지털 값으로 반환하는 센서이다. A라는 디지털 값을 adc 변환하면 그대로 A라는 값이
나오나 4095라는 값은 온도 값도 아니고 습도 값도 아닌 것으로 보인다. ADC 출력을 실습하는 챕터 이므로 dht11은 따로 다다음 챕터쯤에 데이터시트를 참고해 제대로 실습해 보고자 한다.
2. Internal Temp : 970
MCU의 내부 아날로그 온도센서를 통해 얻은 값을 통해 섭씨온도를 계산한 결과 온도(°C) = (1.43 - 0.970) / 0.0043 + 25 ≈ 32.093°C 가 나왔다. 실습 당시 주변 온도는  28도 였으므로 MCU 내부 발열 등으로 인해 더 높은 온도가 나온 것 같다. 
3. Vref : 1494
3.3V를 온도센서와 연결하였으나 1.494V가 나온 것으로 보아 dht11 온도센서 내부에서 다이오드를 통해 필요한 전압으로 조절하는 것으로 보인다.

4. ExtValue = 8192
GPIO 핀의 상태 0 또는 1이 나올 줄 알았는데 8192라는 숫자가 나왔다. 원인은 찾지 못하였으며 8192는 2^13으로 사용한 13핀과 관련이 있는 것으로 보인다.