마이크로프로세서 - (7) 아날로그-디지털 변환

아날로그-디지털 변환

주변의 데이터는 아날로그이기에 마이크로컨트롤러에서 처리할 수 있는 디지털 데이터로 변환이 필요하다.

ADC(아날로그-디지털 변환기) : 10비트 해상도, 8개 채널 제공

출처 : ATmega128로 배우는 마이크로컨트롤러 프로그래밍

ADMUX -> ADCSRA -> ADC 순서대로 진행된다.

우선 ADMUX에서 기준전압을 5V, 0V, 2.56V에서 정한 후

입력 채널을 선택한다.

이후 ADCSRA에서 변환, 활성화, 모드, 분주율 등을 설정한다.

최종적으로 ADC에서 변환값을 10비트에 저장한다.

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단일 입력은 1개의 입려과 GND를 사용하고,

차동 입력은 2개의 입력 차이와 GND를 사용한다.

여기서 입력되는 아날로그 신호 크기가 작은 경우 증폭 기능을 사용할 수 있다.

이를 gain이라고 한다.

출처 : ATmega128로 배우는 마이크로컨트롤러 프로그래밍

 

 

축차 비교 방식

출처 : ATmega128로 배우는 마이크로컨트롤러 프로그래밍

입력 전압과 기준 전압과 5비트라고 주어졌다.

이를 입력 전압과 기준 전압을 활용해 변환한 값을 비교하여 디지털 값으로 변환할 수 있다.

EX) 0.67 > (1+0)/2 -> 1

0.67 < (1+0.5)/2 -> 0

0.67 > (0.5+0.75)/2 -> 1

0.67 < (0.75+0.625)/2 -> 0

0.67 < (0.625 + 0.6875)/2 -> 0

-> 10100

 

레지스터

1. ADC(ADCH + ADCL) 레지스터

ATmega128의 레지스터는 8비트이고, ADC 변환값을 10비트이다.

즉 2개의 8비트 레지스터를 사용해 ADC 변환값을 저장할 수 있다.

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오른쪽, 왼쪽 정렬은 ADMUX 레지스터의 ADLAR 비트로 정할 수 있다.

8+2비트를 사용하고 나머지 6비트는 사용하지 않는다.

출처 : ATmega128로 배우는 마이크로컨트롤러 프로그래밍

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2. ADMUX 레지스터

AD 변환 기준 전압과 입력 채널을 선택한다.

출처 : ATmega128로 배우는 마이크로컨트롤러 프로그래밍

REFSn : 기준 전압 설정 (00-AREF, 01-AVCC, 10, 11-2.56)

ADLAR : 정렬 방식 설정 (1왼 0오)

MUXn : 채널 선택 (00000~00111) -> 8개

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3. ADCSRA 레지스터

AD 변환 상태 표시 및 AD 변환 제어

출처 : ATmega128로 배우는 마이크로컨트롤러 프로그래밍

단일 변환 모드 : AD 변환 시작 비트가 세트되면 1번 AD 변환 후 종료

프리러닝 모드 : AD 변환 시작 이후, 이전 AD 변환이 끝나면 다음 AD 변환을 자동으로 시작

 

출처 : ATmega128로 배우는 마이크로컨트롤러 프로그래밍

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가변저항 읽기

가변저항 : 저항 값을 바꿀 수 있는 저항

0~5V 아날로그 전압을 0~1023 디지털 값으로 변환하여 읽는다.

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ADC_init는 기준 전압, 분주비, 활성화, 모드, 채널 등을 설정해준다.

read_ADC는 가변저항 값을 읽고 최종적으로 ADC를 반환한다.

출처 : ATmega128로 배우는 마이크로컨트롤러 프로그래밍

main에서는 init을 통해 초기화해주고

while에서 read_ADC를 이용해 입력받은 값을 변환해 출력하는 형태이다.

출처 : ATmega128로 배우는 마이크로컨트롤러 프로그래밍

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가변저항을 이용해 LED를 제어할 수 있다.

읽은 가변저항은 10비트로 이를 7비트 밀면 마지막 3비트만 남는다.

여기에 +1한 값이 LED_count가 된다.

이를 이용해 for문을 돌려 pattern에 count만큼 1을 추가한다. (오른쪽 정렬)

그 pattern을 PORTB에 저장해 LED로 출력한다.

출처 : ATmega128로 배우는 마이크로컨트롤러 프로그래밍