[에이콘][요약] 임베디드 시스템 아키텍처 사물인터넷을 위한 임베디드 시스템의 기초 Chapter 6 - General Purpose Peripheral

Chapter 6. General Purpose Peripheral

이번 chapter는 NVIC, clock, tick interrupt & timer, GPIO, watchdog 5가지의 사용방법에 대해 배운다. 간단한 개념과 상세한 코드 상 구현에 대한 내용이 이어지므로 이해가 힘들고 정리가 어려워 개념 위주로 정리하고 넘어간다.

6.1. NVIC (Nested Vector Interrupt Controller)

• ARM Cortex-M 제품군이 유명한 이유는 인터럽트 컨트롤러에 대한 사용자 제어를 허용했기 때문이다.
• NVIC는 사용자 정의 interrupt를 포함한 각 interrupts 사이의 우선순위를 결정해 인터럽트가 연쇄되는 상황에서 interrupt의 지연을 현저히 줄여주는 역할을 수행한다.
• 이미 정의된 우선순위는 런타임에도 변경이 가능하고 각 인터럽트는 서로를 선점하기 때문에 프로그래머의 선택의 자유가 최대한 보장된다는 점에서 매력적이다.

6.2. Clock

프로그램 개발 때 우리는 시간을 계측할 상황을 빈번하게 만날 수 있다. 시간 계측에는 시스템의 clock을 측정하고 사용자가 원하는 시간을 계산할 수 있어야 한다.

1. Clock의 환경설정은 RCC(Reset and Clock Control) 레지스터를 통해 가능하다. RCC의 환경설정은 PLL(Phase-Locked Loop) 로직에 따라 천차만별로 다르므로 반드시 datasheet를 참고한다.
2. RCC 레지스터를 제어해 clock을 올바르게 설정했다면 ‘Peripheral Clock Source Register’의 대응하는 bit를 설정해서 주변장치를 위한 clock을 활성화할 수 있다.
3. 안정된 CPU clock을 설정했다면, SysTick 타이머에 대한 환경설정을 진행한다. RVR(Reload Value Register) 레지스터를 사용하면 CPU clock을 n으로 나눠서 우리가 원하는 타이머 주기를 SysTick에 설정할 수 있다. SysTick의 CSR(Control State Register) 레지스터의 하위 3bit를 설정해서 SysTick을 활성화한다.

이때 timer 변수는 항상 volatile로 선언한다! 컴파일러는 최적화 동작 때 예측 가능한 동작에 대해 멋대로 값을 변경하기 때문이다! 따라서 최적화를 사용하지 않도록 volatile 선언을 해줘야 한다.

6.3. GPIO

MCU의 GPIO는 몇 가지 그룹(A, B, C, D …)으로 나뉘고 각 그룹과 관련한 레지스터들이 존재한다. GPIO를 사용하고 디지털 출력 또는 입력을 하기 위해서는 이 레지스터 값을 변경하면 된다. (직접 해본 내용들이라 생략한다.)

간단하게 과정을 요약하면 다음과 같다.

1. GPIO 그룹을 위한 clock source을 활성화한다.
2. GPIO 핀에 대해 입출력 모드를 결정한다.
3. GPIO 핀에 대해 풀업/풀다운 여부를 결정한다.
4. GPIO 핀에 대해 set/reset bit를 설정해서 값을 출력하거나 입력받는다.