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ATmega의 ADC에서 결과를 읽을 때 주의할 점

Posted 2010. 02. 18 Updated 2015. 05. 31 Views 13458 Replies 0

가변저항을 ADC로 읽어서 그 값을 가지고 모터 PWM파형을 바꾸는 프로그램을 작성하고 있었습니다. 문제는 ADC를 읽는과정에서 발생했습니다.

unsigned int result = ADCL | (ADCH<<8);
unsigned int speed = 40000*result/1024;

분명히 잘 되야할 ADC 결과가 나오질 않고 result에는 이상한 값이 나오는 것이었습니다. ADC 레지스터 세팅도 몇 번 확인 했고, DDR레지스터도 거듭 확인했습니다.

혹 하드웨어 문제인가도 싶어서 테스터기로 찍어봤는데 가변저항을 돌리면 전압은 잘만 변하는 것이었습니다.

도무지 문제가 뭔지를 알 턱이 없어지자, 중요한 무엇인가를 빠뜨렸나 하고 데이터시트를 열심히 읽기 시작했습니다. 그러던 중, 문제 해결의 실마리를 발견할 수 있었습니다.

When an ADC conversion is complete, the result is found in these two registers.
When ADCL is read, the ADC Data Register is not updated until ADCH is read. Consequently,
if the result is left adjusted and no more than 8-bit precision is required, it is
sufficient to read ADCH. Otherwise, ADCL must be read first, then ADCH.
The ADLAR bit in ADMUX, and the MUXn bits in ADMUX affect the way the result is
read from the registers. If ADLAR is set, the result is left adjusted. If ADLAR is cleared
(default), the result is right adjusted.

요약하면, ADCL레지스터를 먼저 읽은 후 ADCH레지스터를 읽었어야 하는데, 그 과정을 거꾸로 한 것이었습니다.

ADCL | (ADCH<<8);

에서 괄호 안의 연산이 먼저 수행되므로 ADCH가 먼저 읽혀지고, ADCL이 나중에 읽혀지게 됩니다.

ADCH를 읽는 순간 ADC레지스터의 모든 내용이 무효화되므로 ADCL을 읽으면 쓰레기값이 나오게 되는 것입니다. (게다가 Free Running Mode였으므로 바로 다음 ADC변환이 시작됩니다.)

위 구문을 다음과 같이 변환하니 모든 문제가 깔끔하게 해결되었습니다.

unsigned int resL = ADCL;
unsigned int resH = ADCH;
unsigned int result = resL | (resH<<8);
unsigned int speed = 40000*result/1024;

혹은, 16비트 가상 I/O를 지원하는 최신 AVR 컴파일러를 사용하는 경우(Atmel Studio 등), 다음과 같은 구문으로 대체할 수 있습니다.

unsigned int ADC_Result = ADC;

∴ AVR ADC 결과레지스터를 읽을 때는 하위 8비트를 먼저 읽어야 합니다.

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