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1. 소개 (Introduction)
AD7747은 Analog Devices에서 개발한 고정밀 24비트 정전용량-디지털 변환기 (Capacitance-to-Digital Converter, CDC)로, 정전용량 센서와의 인터페이스에 최적화된 디바이스입니다 (is a high-precision 24-bit Capacitance-to-Digital Converter optimized for capacitance sensor interfaces). I2C 인터페이스를 통해 STM32 마이크로컨트롤러와 통신하며, 정전용량, 전압, 온도 데이터를 높은 해상도로 측정할 수 있습니다 (communicates via I2C with STM32 microcontrollers, measuring capacitance, voltage, and temperature with high resolution). 본 보고서는 STM32CubeIDE와 HAL(Hardware Abstraction Layer) 라이브러리를 활용하여 AD7747의 모든 비트 필드를 설정할 수 있는 디바이스 드라이버의 설계 및 구현을 상세히 설명합니다 (describes the design and implementation of a device driver for AD7747 using STM32CubeIDE and HAL library). 드라이버는 정전용량 및 전압/온도 데이터 읽기, 상태 확인, 에러 처리를 지원하며, 유연한 설정이 가능하도록 설계되었습니다 (supports capacitance and voltage/temperature data reading, status checking, error handling, and flexible configuration).
목표 (Objective): AD7747의 모든 기능을 활용할 수 있는 드라이버를 제공하고, STM32 환경에서의 설정 및 사용 방법을 명확히 제시하는 것입니다 (to provide a driver that utilizes all AD7747 features and clearly explains setup and usage in the STM32 environment).
2. AD7747 개요 (AD7747 Overview)
2.1 AD7747의 특징 (Features of AD7747)
AD7747은 정전용량 센서의 변화를 디지털 데이터로 변환하는 고성능 CDC입니다 (is a high-performance CDC that converts capacitance sensor changes into digital data). 주요 특징은 다음과 같습니다 (key features include):
- 24비트 해상도 (24-bit Resolution): ±8pF 범위에서 최대 4aF(아토패럿) 해상도로 정전용량 측정 가능 (measures capacitance in ±8pF range with up to 4aF resolution).
- I2C 인터페이스 (I2C Interface): 7비트 주소(기본 0x48)를 사용하여 간단한 통신 (uses 7-bit address, default 0x48, for simple communication).
- 다기능 측정 (Multi-function Measurement): 정전용량 외에도 전압 및 온도 측정 지원 (supports voltage and temperature measurement in addition to capacitance).
- 낮은 전력 소모 (Low Power Consumption): 일반 동작 시 750μA, 대기 모드 시 1μA 이하 (750μA in normal operation, less than 1μA in standby).
- 여기 신호 제어 (Excitation Signal Control): EXCA/EXCB 핀을 통해 32kHz 또는 8kHz, ±VDD/8 또는 ±VDD/2로 설정 가능 (configurable via EXCA/EXCB pins at 32kHz or 8kHz, ±VDD/8 or ±VDD/2).
- 보정 기능 (Calibration Function): 내부 DAC, 오프셋, 게인 레지스터로 정밀 보정 가능 (precise calibration via internal DAC, offset, and gain registers).
2.2 응용 분야 (Applications)
AD7747은 다양한 응용 분야에서 사용됩니다 (is used in various applications):
- 산업 자동화 (Industrial Automation): 압력, 습도, 레벨 센서 (pressure, humidity, level sensors).
- 의료 기기 (Medical Devices): 비접촉식 센서, 생체 신호 측정 (non-contact sensors, biosignal measurement).
- 소비자 전자 (Consumer Electronics): 터치스크린, 근접 감지 (touchscreens, proximity detection).
- 자동차 (Automotive): 정전용량 기반 센서 시스템 (capacitance-based sensor systems).
2.3 기술적 사양 (Technical Specifications)
AD7747의 주요 사양은 다음과 같습니다 (key specifications are as follows; see AD7747 datasheet for details):
| 항목 (Item) | 사양 (Specification) |
|---|---|
| 정전용량 범위 (Capacitance Range) | ±8pF (단일 끝단, Single-ended), ±4pF (차동, Differential) |
| 해상도 (Resolution) | 4aF (24비트, 24-bit) |
| 샘플링 속도 (Sampling Rate) | 최대 90.9Hz, 최소 8.1Hz (Max 90.9Hz, Min 8.1Hz) |
| 전원 전압 (Supply Voltage) | 2.7V ~ 5.25V |
| I2C 속도 (I2C Speed) | 최대 400kHz (Max 400kHz) |
| 패키지 (Package) | 16리드 TSSOP (16-lead TSSOP) |
3. 드라이버 설계 (Driver Design)
3.1 AD7747 레지스터 및 비트 필드 (Registers and Bit Fields)
AD7747의 레지스터와 비트 필드는 디바이스의 동작을 제어하며, 아래 표에 상세히 정리하였습니다 (control the device operation, detailed in the table below; see AD7747 datasheet).
| 주소 (Address) | 레지스터 (Register) | 읽기/쓰기 (R/W) | 비트 필드 (Bit Fields) | 설명 (Description) |
|---|---|---|---|---|
| 0x00 | Status | 읽기 전용 (Read-only) | RDY (0), RDYVT (1), RDYCAP (2), EXCRDY (3) | 데이터 준비 완료(RDY), 전압/온도 데이터 준비(RDYVT), 정전용량 데이터 준비(RDYCAP), 여기 오류 상태(EXCRDY) (Data ready, Voltage/Temperature data ready, Capacitance data ready, Excitation error status). |
| 0x01–0x03 | Cap Data | 읽기 전용 (Read-only) | 24비트 데이터 (24-bit Data) | 정전용량 측정값 (상위, 중간, 하위 바이트) (Capacitance measurement, high/mid/low bytes). |
| 0x04–0x06 | VT Data | 읽기 전용 (Read-only) | 24비트 데이터 (24-bit Data) | 전압/온도 측정값 (상위, 중간, 하위 바이트) (Voltage/Temperature measurement, high/mid/low bytes). |
| 0x07 | Cap Setup | 읽기/쓰기 (Read/Write) | CAPEN (7), CAPPOS (6), CAPDIFF (5), CACHOP (0) | 정전용량 채널 활성화(CAPEN), 입력 선택(CAPPOS: 0=CIN1, 1=CIN2), 차동 모드(CAPDIFF), 초핑(CACHOP) (Capacitance channel enable, Input select, Differential mode, Chopping). |
| 0x08 | VT Setup | 읽기/쓰기 (Read/Write) | VTEN (7), VTSHORT (6), VTEXT (5), VTCHOP (0) | 전압/온도 채널 활성화(VTEN), 전압 단락(VTSHORT), 외부 전압 선택(VTEXT), 초핑(VTCHOP) (Voltage/Temperature channel enable, Voltage short, External voltage select, Chopping). |
| 0x09 | Exc Setup | 읽기/쓰기 (Read/Write) | EXCON (7), EXCB (6), EXCB (5), EXCA (4), EXCA (3), EXCLVL (1), EXCSET (0) | 연속 여기(EXCON), EXCB/EXCA 활성화 및 반전, 여기 전압(EXCLVL: 0=±VDD/8, 1=±VDD/2), 주파수(EXCSET: 0=32kHz, 1=8kHz) (Continuous excitation, EXCB/EXCA enable and inversion, Excitation voltage, Frequency). |
| 0x0A | Config | 읽기/쓰기 (Read/Write) | VTMD (7–6), CAPFILT (5–3), MD (2–0) | 전압/온도 모드(VTMD: 00=전압, 01=온도, 10=외부 온도), 정전용량 필터(CAPFILT), 변환 모드(MD: 000=대기, 001=연속 변환 등) (Voltage/Temperature mode, Capacitance filter, Conversion mode). |
| 0x0B–0x0C | Cap DAC A/B | 읽기/쓰기 (Read/Write) | DACEN (7), DAC (6–0) | DAC 활성화(DACEN), 7비트 오프셋 보정 값(DAC) (DAC enable, 7-bit offset correction value). |
| 0x0D–0x0E | Cap Offset | 읽기/쓰기 (Read/Write) | 16비트 데이터 (16-bit Data) | 정전용량 오프셋 보정 값 (Capacitance offset correction value). |
| 0x0F–0x10 | Cap Gain | 읽기/쓰기 (Read/Write) | 16비트 데이터 (16-bit Data) | 정전용량 게인 보정 값 (Capacitance gain correction value). |
| 0x11–0x12 | VT Gain | 읽기/쓰기 (Read/Write) | 16비트 데이터 (16-bit Data) | 전압/온도 게인 보정 값 (Voltage/Temperature gain correction value). |
3.2 드라이버 기능 (Driver Functions)
드라이버는 다음 기능을 제공합니다 (the driver provides the following functions):
- 모든 레지스터의 비트 필드를 구조체로 정의하여 설정 가능 (defines all register bit fields as structures for configuration).
- 초기화, 데이터 읽기, 상태 확인 함수 제공 (provides initialization, data reading, and status checking functions).
- I2C 통신을 통한 안정적인 레지스터 읽기/쓰기 (stable register read/write via I2C communication).
- 에러 처리 및 상태 점검 (error handling and status checking).
4. 코드 설명 (Code Explanation)
4.1 드라이버 헤더 (Driver Header, ad7747_driver.h)
헤더 파일은 레지스터의 비트 필드를 구조체로 정의하고 함수 프로토타입을 제공합니다 (defines register bit fields as structures and provides function prototypes).
#ifndef AD7747_DRIVER_H
#define AD7747_DRIVER_H
#include "stm32f4xx_hal.h"
// 상태 레지스터 비트 필드 구조체 (Status Register Bit Field Structure)
typedef struct {
uint8_t rdy : 1; // 데이터 준비 완료 (Data Ready)
uint8_t rdyvt : 1; // 전압/온도 데이터 준비 완료 (Voltage/Temperature Data Ready)
uint8_t rdycap : 1; // 정전용량 데이터 준비 완료 (Capacitance Data Ready)
uint8_t excrdy : 1; // 여기 오류 상태 (Excitation Error Status)
} AD7747_Status_t;
// 정전용량 설정 레지스터 구조체 (Capacitance Setup Register Structure)
typedef struct {
uint8_t capen : 1; // 정전용량 채널 활성화 (1=활성화, Enable Capacitance Channel)
uint8_t cappos : 1; // 정전용량 입력 선택 (0=CIN1, 1=CIN2, Input Select)
uint8_t capdiff : 1; // 차동 모드 (1=차동, 0=단일 끝단, Differential Mode)
uint8_t cachop : 1; // 초핑 활성화 (1=활성화, Enable Chopping)
} AD7747_CapSetup_t;
// 전압/온도 설정 레지스터 구조체 (Voltage/Temperature Setup Register Structure)
typedef struct {
uint8_t vten : 1; // 전압/온도 채널 활성화 (1=활성화, Enable Voltage/Temperature Channel)
uint8_t vtshort : 1; // 전압 입력 단락 (1=단락, Voltage Input Short)
uint8_t vtext : 1; // 외부 전압 입력 선택 (1=외부, External Voltage Select)
uint8_t vtchop : 1; // 초핑 활성화 (1=활성화, Enable Chopping)
} AD7747_VTSetup_t;
// 여기 설정 레지스터 구조체 (Excitation Setup Register Structure)
typedef struct {
uint8_t excon : 1; // 연속 여기 활성화 (1=활성화, Continuous Excitation)
uint8_t excb_enable : 1; // EXCB 핀 활성화 (1=활성화, Enable EXCB Pin)
uint8_t excb_invert : 1; // EXCB 핀 반전 (1=반전, Invert EXCB Pin)
uint8_t exca_enable : 1; // EXCA 핀 활성화 (1=활성화, Enable EXCA Pin)
uint8_t exca_invert : 1; // EXCA 핀 반전 (1=반전, Invert EXCA Pin)
uint8_t exclvl : 1; // 여기 전압 레벨 (0=±VDD/8, 1=±VDD/2, Excitation Voltage Level)
uint8_t excset : 1; // 여기 주파수 (0=32kHz, 1=8kHz, Excitation Frequency)
} AD7747_ExcSetup_t;
// 구성 레지스터 구조체 (Configuration Register Structure)
typedef struct {
uint8_t vtmd : 2; // 전압/온도 모드 (00=전압, 01=온도, 10=외부 온도, Voltage/Temperature Mode)
uint8_t capfilt : 3; // 정전용량 필터 설정 (000=최소, 111=최대, Capacitance Filter Setting)
uint8_t md : 3; // 변환 모드 (000=대기, 001=연속 변환 등, Conversion Mode)
} AD7747_ConfigReg_t;
// Cap DAC A/B 레지스터 구조체 (Cap DAC A/B Register Structure)
typedef struct {
uint8_t dacen : 1; // DAC 활성화 (1=활성화, Enable DAC)
uint8_t dac : 7; // 7비트 DAC 값 (0x00–0x7F, 7-bit DAC Value)
} AD7747_CapDAC_t;
// 전체 설정 구조체 (Complete Configuration Structure)
typedef struct {
AD7747_CapSetup_t cap_setup;
AD7747_VTSetup_t vt_setup;
AD7747_ExcSetup_t exc_setup;
AD7747_ConfigReg_t config;
AD7747_CapDAC_t cap_dac_a;
AD7747_CapDAC_t cap_dac_b;
uint16_t cap_offset; // 16비트 정전용량 오프셋 (16-bit Capacitance Offset)
uint16_t cap_gain; // 16비트 정전용량 게인 (16-bit Capacitance Gain)
uint16_t vt_gain; // 16비트 전압/온도 게인 (16-bit Voltage/Temperature Gain)
} AD7747_Config_t;
// 함수 프로토타입 (Function Prototypes)
HAL_StatusTypeDef AD7747_Init(AD7747_Config_t *config);
HAL_StatusTypeDef AD7747_ReadRegister(uint8_t reg_addr, uint8_t *data, uint16_t size);
HAL_StatusTypeDef AD7747_WriteRegister(uint8_t reg_addr, uint8_t *data, uint16_t size);
HAL_StatusTypeDef AD7747_GetStatus(AD7747_Status_t *status);
HAL_StatusTypeDef AD7747_ReadCapacitance(uint32_t *capacitance);
HAL_StatusTypeDef AD7747_ReadVT(uint32_t *vt);
#endif /* AD7747_DRIVER_H */
4.2 드라이버 구현 (Driver Implementation, ad7747_driver.c)
드라이버 구현은 초기화, 레지스터 읽기/쓰기, 데이터 읽기 기능을 포함합니다 (includes initialization, register read/write, and data reading functions).
#include "ad7747_driver.h"
#include "stm32f4xx_hal.h"
#include
// AD7747 I2C 주소 (7비트 주소, 쓰기: 0x90, 읽기: 0x91) (AD7747 I2C Address, 7-bit, Write: 0x90, Read: 0x91)
#define AD7747_I2C_ADDR (0x48 << 1)
// AD7747 레지스터 주소 정의 (AD7747 Register Address Definitions)
#define AD7747_REG_STATUS 0x00
#define AD7747_REG_CAP_DATA_H 0x01
#define AD7747_REG_CAP_DATA_M 0x02
#define AD7747_REG_CAP_DATA_L 0x03
#define AD7747_REG_VT_DATA_H 0x04
#define AD7747_REG_VT_DATA_M 0x05
#define AD7747_REG_VT_DATA_L 0x06
#define AD7747_REG_CAP_SETUP 0x07
#define AD7747_REG_VT_SETUP 0x08
#define AD7747_REG_EXC_SETUP 0x09
#define AD7747_REG_CONFIG 0x0A
#define AD7747_REG_CAP_DAC_A 0x0B
#define AD7747_REG_CAP_DAC_B 0x0C
#define AD7747_REG_CAP_OFFSET_H 0x0D
#define AD7747_REG_CAP_OFFSET_L 0x0E
#define AD7747_REG_CAP_GAIN_H 0x0F
#define AD7747_REG_CAP_GAIN_L 0x10
#define AD7747_REG_VT_GAIN_H 0x11
#define AD7747_REG_VT_GAIN_L 0x12
// I2C 핸들 (STM32CubeMX에서 생성됨) (I2C Handle, generated by STM32CubeMX)
extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;
// 레지스터 읽기 함수 (Register Read Function)
HAL_StatusTypeDef AD7747_ReadRegister(uint8_t reg_addr, uint8_t *data, uint16_t size) {
return HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, AD7747_I2C_ADDR, reg_addr, 1, data, size, HAL_MAX_DELAY);
}
// 레지스터 쓰기 함수 (Register Write Function)
HAL_StatusTypeDef AD7747_WriteRegister(uint8_t reg_addr, uint8_t *data, uint16_t size) {
return HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, AD7747_I2C_ADDR, reg_addr, 1, data, size, HAL_MAX_DELAY);
}
// AD7747 초기화 함수 (AD7747 Initialization Function)
HAL_StatusTypeDef AD7747_Init(AD7747_Config_t *config) {
HAL_StatusTypeDef status;
uint8_t data;
// 1. 소프트 리셋 실행 (Perform Soft Reset)
data = 0xBF; // 리셋 명령 (Reset Command)
status = AD7747_WriteRegister(0xFF, &data, 1);
if (status != HAL_OK) return status;
HAL_Delay(10); // 리셋 후 안정화 대기 (Wait for stabilization after reset)
// 2. 여기 설정 (Excitation Setup)
data = (config->exc_setup.excon << 7) |
(config->exc_setup.excb_enable << 6) |
(config->exc_setup.excb_invert << 5) |
(config->exc_setup.exca_enable << 4) |
(config->exc_setup.exca_invert << 3) |
(config->exc_setup.exclvl << 1) |
(config->exc_setup.excset);
status = AD7747_WriteRegister(AD7747_REG_EXC_SETUP, &data, 1);
if (status != HAL_OK) return status;
// 3. 정전용량 설정 (Capacitance Setup)
data = (config->cap_setup.capen << 7) |
(config->cap_setup.cappos << 6) |
(config->cap_setup.capdiff << 5) |
(config->cap_setup.cachop);
status = AD7747_WriteRegister(AD7747_REG_CAP_SETUP, &data, 1);
if (status != HAL_OK) return status;
// 4. 전압/온도 설정 (Voltage/Temperature Setup)
data = (config->vt_setup.vten << 7) |
(config->vt_setup.vtshort << 6) |
(config->vt_setup.vtext << 5) |
(config->vt_setup.vtchop);
status = AD7747_WriteRegister(AD7747_REG_VT_SETUP, &data, 1);
if (status != HAL_OK) return status;
// 5. 변환 모드 설정 (Conversion Mode Setup)
data = (config->config.vtmd << 6) |
(config->config.capfilt << 3) |
(config->config.md);
status = AD7747_WriteRegister(AD7747_REG_CONFIG, &data, 1);
if (status != HAL_OK) return status;
// 6. Cap DAC A 설정 (Cap DAC A Setup)
data = (config->cap_dac_a.dacen << 7) | (config->cap_dac_a.dac & 0x7F);
status = AD7747_WriteRegister(AD7747_REG_CAP_DAC_A, &data, 1);
if (status != HAL_OK) return status;
// 7. Cap DAC B 설정 (Cap DAC B Setup)
data = (config->cap_dac_b.dacen << 7) | (config->cap_dac_b.dac & 0x7F);
status = AD7747_WriteRegister(AD7747_REG_CAP_DAC_B, &data, 1);
if (status != HAL_OK) return status;
// 8. Cap Offset 설정 (16비트, 16-bit Cap Offset Setup)
data = (config->cap_offset >> 8) & 0xFF;
status = AD7747_WriteRegister(AD7747_REG_CAP_OFFSET_H, &data, 1);
if (status != HAL_OK) return status;
data = config->cap_offset & 0xFF;
status = AD7747_WriteRegister(AD7747_REG_CAP_OFFSET_L, &data, 1);
if (status != HAL_OK) return status;
// 9. Cap Gain 설정 (16비트, 16-bit Cap Gain Setup)
data = (config->cap_gain >> 8) & 0xFF;
status = AD7747_WriteRegister(AD7747_REG_CAP_GAIN_H, &data, 1);
if (status != HAL_OK) return status;
data = config->cap_gain & 0xFF;
status = AD7747_WriteRegister(AD7747_REG_CAP_GAIN_L, &data, 1);
if (status != HAL_OK) return status;
// 10. VT Gain 설정 (16비트, 16-bit VT Gain Setup)
data = (config->vt_gain >> 8) & 0xFF;
status = AD7747_WriteRegister(AD7747_REG_VT_GAIN_H, &data, 1);
if (status != HAL_OK) return status;
data = config->vt_gain & 0xFF;
status = AD7747_WriteRegister(AD7747_REG_VT_GAIN_L, &data, 1);
if (status != HAL_OK) return status;
return HAL_OK;
}
// 상태 레지스터 읽기 (Read Status Register)
HAL_StatusTypeDef AD7747_GetStatus(AD7747_Status_t *status) {
uint8_t data;
HAL_StatusTypeDef ret = AD7747_ReadRegister(AD7747_REG_STATUS, &data, 1);
if (ret == HAL_OK) {
status->rdy = data & 0x01;
status->rdyvt = (data >> 1) & 0x01;
status->rdycap = (data >> 2) & 0x01;
status->excrdy = (data >> 3) & 0x01;
}
return ret;
}
// 정전용량 데이터 읽기 (24비트, Read Capacitance Data, 24-bit)
HAL_StatusTypeDef AD7747_ReadCapacitance(uint32_t *capacitance) {
uint8_t data[3];
HAL_StatusTypeDef status = AD7747_ReadRegister(AD7747_REG_CAP_DATA_H, data, 3);
if (status == HAL_OK) {
*capacitance = ((uint32_t)data[0] << 16) | ((uint32_t)data[1] << 8) | data[2];
}
return status;
}
// 전압/온도 데이터 읽기 (24비트, Read Voltage/Temperature Data, 24-bit)
HAL_StatusTypeDef AD7747_ReadVT(uint32_t *vt) {
uint8_t data[3];
HAL_StatusTypeDef status = AD7747_ReadRegister(AD7747_REG_VT_DATA_H, data, 3);
if (status == HAL_OK) {
*vt = ((uint32_t)data[0] << 16) | ((uint32_t)data[1] << 8) | data[2];
}
return status;
}
4.3 메인 프로그램 (Main Program, main.c)
메인 프로그램은 AD7747 드라이버를 초기화하고 데이터를 주기적으로 읽어 UART로 출력합니다 (initializes the AD7747 driver and periodically reads data via UART).
#include "main.h"
#include "ad7747_driver.h"
#include
I2C_HandleTypeDef hi2c1;
UART_HandleTypeDef huart2;
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_I2C1_Init(void);
static void MX_USART2_UART_Init(void);
int main(void) {
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
MX_I2C1_Init();
MX_USART2_UART_Init();
// AD7747 설정 구조체 초기화 (Initialize AD7747 Configuration Structure)
AD7747_Config_t config = {
.cap_setup = {
.capen = 1, // 정전용량 채널 활성화 (Enable Capacitance Channel)
.cappos = 0, // CIN1 선택 (Select CIN1)
.capdiff = 0, // 단일 끝단 모드 (Single-ended Mode)
.cachop = 1 // 초핑 활성화 (Enable Chopping)
},
.vt_setup = {
.vten = 0, // 전압/온도 채널 비활성화 (Disable Voltage/Temperature Channel)
.vtshort = 0,
.vtext = 0,
.vtchop = 0
},
.exc_setup = {
.excon = 1, // 연속 여기 활성화 (Enable Continuous Excitation)
.excb_enable = 0,
.excb_invert = 0,
.exca_enable = 1, // EXCA 활성화 (Enable EXCA)
.exca_invert = 0,
.exclvl = 1, // ±VDD/2
.excset = 0 // 32kHz
},
.config = {
.vtmd = 0, // 전압 모드 (Voltage Mode)
.capfilt = 0b011,// 중간 필터 (Medium Filter)
.md = 0b001 // 연속 변환 (Continuous Conversion)
},
.cap_dac_a = {
.dacen = 0, // DAC 비활성화 (Disable DAC)
.dac = 0
},
.cap_dac_b = {
.dacen = 0, // DAC 비활성화 (Disable DAC)
.dac = 0
},
.cap_offset = 0, // 오프셋 초기화 (Initialize Offset)
.cap_gain = 0x8000, // 기본 게인 (Default Gain, see datasheet)
.vt_gain = 0x8000 // 기본 VT 게인 (Default VT Gain)
};
// AD7747 초기화 (Initialize AD7747)
if (AD7747_Init(&config) != HAL_OK) {
printf("AD7747 초기화 실패! (AD7747 Initialization Failed!)\n");
while (1);
}
AD7747_Status_t status;
uint32_t capacitance, vt;
while (1) {
// 상태 확인 (Check Status)
if (AD7747_GetStatus(&status) == HAL_OK) {
printf("상태 (Status): RDY=%d, RDYVT=%d, RDYCAP=%d, EXCRDY=%d\n",
status.rdy, status.rdyvt, status.rdycap, status.excrdy);
}
// 정전용량 데이터 읽기 (Read Capacitance Data)
if (AD7747_ReadCapacitance(&capacitance) == HAL_OK) {
printf("정전용량 (Capacitance): %lu (raw)\n", capacitance);
} else {
printf("정전용량 읽기 실패! (Capacitance Read Failed!)\n");
}
// 전압/온도 데이터 읽기 (Read Voltage/Temperature Data, if VT channel enabled)
if (config.vt_setup.vten && AD7747_ReadVT(&vt) == HAL_OK) {
printf("전압/온도 (Voltage/Temperature): %lu (raw)\n", vt);
}
HAL_Delay(1000); // 1초 대기 (1-second delay)
}
}
/* STM32CubeMX에서 생성된 초기화 함수들 (Initialization Functions Generated by STM32CubeMX) */
void SystemClock_Config(void) {
// 시스템 클럭 설정 (System Clock Configuration)
}
static void MX_I2C1_Init(void) {
hi2c1.Instance = I2C1;
hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000; // 100kHz
hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;
hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0;
hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;
hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;
hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0;
hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;
hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;
HAL_I2C_Init(&hi2c1);
}
static void MX_USART2_UART_Init(void) {
huart2.Instance = USART2;
huart2.Init.BaudRate = 115200;
huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
huart2.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
huart2.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
HAL_UART_Init(&huart2);
}
static void MX_GPIO_Init(void) {
// GPIO 초기화 (GPIO Initialization)
}
/* printf 리디렉션 (printf Redirection) */
int __io_putchar(int ch) {
HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)&ch, 1, HAL_MAX_DELAY);
return ch;
}
5. 사용 방법 (Usage Instructions)
5.1 STM32CubeMX 설정 (STM32CubeMX Configuration)
- I2C 설정 (I2C Configuration): I2C1 활성화, 속도 100kHz, SCL/SDA 핀 설정 (예: PB6=SCL, PB7=SDA) (Enable I2C1, set speed to 100kHz, configure SCL/SDA pins, e.g., PB6=SCL, PB7=SDA).
- UART 설정 (UART Configuration): USART2 활성화, 115200 보드레이트 (Enable USART2, set baud rate to 115200).
- 클럭 설정 (Clock Configuration): 시스템 클럭 (예: 100MHz HSE), I2C 클럭 48MHz 이하 (System clock, e.g., 100MHz HSE, I2C clock ≤48MHz).
5.2 하드웨어 연결 (Hardware Connections)
- AD7747의 SCL/SDA를 STM32의 I2C 핀에 연결 (Connect AD7747 SCL/SDA to STM32 I2C pins).
- SCL/SDA 라인에 4.7kΩ 풀업 저항 연결 (Connect 4.7kΩ pull-up resistors to SCL/SDA lines).
- AD7747의 VDD를 2.7V ~ 5.25V로 연결 (보통 3.3V 또는 5V) (Connect AD7747 VDD to 2.7V–5.25V, typically 3.3V or 5V).
- 필요 시 CIN1/CIN2 및 EXCA/EXCB 핀 연결 (Connect CIN1/CIN2 and EXCA/EXCB pins as needed).
5.3 구현 절차 (Implementation Steps)
- STM32CubeMX에서 프로젝트 생성 및 I2C/UART 설정 (Create project in STM32CubeMX and configure I2C/UART).
- 위 코드 파일 (
ad7747_driver.h,ad7747_driver.c,main.c)을 프로젝트에 추가 (Add the above code files to the project). - STM32CubeIDE에서 빌드 및 플래시 (Build and flash in STM32CubeIDE).
- 시리얼 터미널 (예: Tera Term, 115200 보드레이트)로 데이터 확인 (Verify data via serial terminal, e.g., Tera Term, 115200 baud).
6. 결론 및 추가 고려 사항 (Conclusion and Additional Considerations)
본 드라이버는 AD7747의 모든 비트 필드를 설정할 수 있는 유연한 구조를 제공하며, STM32 환경에서 안정적으로 동작합니다 (provides a flexible structure for configuring all AD7747 bit fields and operates reliably in the STM32 environment). AD7747의 고해상도 정전용량 측정과 다기능성을 활용하여 다양한 응용 분야에 적용 가능합니다 (leverages high-resolution capacitance measurement and versatility for various applications). 다음은 추가적인 최적화 및 확장 가능성입니다 (additional optimization and expansion possibilities):
- 정전용량 변환 (Capacitance Conversion): Raw 데이터를 pF 단위로 변환하려면:
Capacitance (pF) = (Raw Value / 2^24) * Full-Scale Capacitance(예: ±8pF) (Convert raw data to pF:Capacitance (pF) = (Raw Value / 2^24) * Full-Scale Capacitance, e.g., ±8pF). - 온도/전압 변환 (Temperature/Voltage Conversion): VT 데이터는
vtmd설정에 따라 전압 또는 온도로 변환 (데이터시트 공식 참조) (Convert VT data to voltage or temperature based onvtmdsetting, see datasheet). - 에러 처리 (Error Handling): I2C 통신 실패 시 재시도 로직 추가 (Add retry logic for I2C communication failures).
- 인터럽트 (Interrupts): RDY 핀을 활용한 인터럽트 처리 구현 (Implement interrupt handling using RDY pin).
- DMA 사용 (DMA Usage): 데이터 전송 효율성을 높이기 위해 I2C DMA 사용 가능 (Use I2C DMA for improved data transfer efficiency).
- 응용별 최적화 (Application-specific Optimization): 특정 센서(예: 습도, 압력)와의 인터페이스를 위해 Cap DAC 및 오프셋 조정 (Adjust Cap DAC and offset for interfacing with specific sensors, e.g., humidity, pressure).
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