MCP3008 를 활용한 아날로그 값 읽기

MCP3008 사용 및 SPI 통신

MCP3008은 ADC 역할을 수행하는 칩으로 Analog를 Digital 값으로 Convert 해줍니다. Atmega328p 와 같은 칩 또는 컴퓨팅 개발 보드, 싱글 보드에는 디지털 입력을 받거나 출력을 수행할 수 있는 핀들이 내장되어 있습니다. 이 핀들은 디지털 I/O 전용으로 아날로그 값을 읽을 수는 없습니다. 아날로그 값은 보통 전압으로 표현되는 값들로 특정 전압 내에서 세기 값과 관련되어 있습니다.

디지털 핀은 단순히 1/0 값만 읽어오거나 쓸 수 있으므로 아날로그 값을 읽어오려면 변환 칩을 사용해야 합니다. 변환 칩은 특정 세기의 아날로그 값을 읽어들여 디지털 프로토콜 값에 맞춰 값을 반환 해 줍니다.

단 해당 ADC 칩에서 지원하는 통신 프로토콜에 맞춰서 개발을 진행해야 합니다.

연결도

칩 연결도

저는 상기와 같은 구조로 MCP3008 을 연결하였으며, 자세한 것은 데이터 시트를 참고하시기 바랍니다. 정방향 기준 오른쪽 위에서부터 3.3v, 3.3v, GND, SCLK 클럭, Master Input Slave Output, Master Output Slave Input, CS, GND 순으로 연결합니다. 이 칩은 SPI 통신을 사용하기 때문에 사용하는 보드에서 지원하는 SPI 핀에 연결하거나 소프트웨어 SPI 구현을 사용합니다.

신호 및 I/O 요청

데이터 시트에 따르면, 3개의 바이트를 전송하고 응답으로 3개의 바이트를 받습니다. 송신시에는 채널 값을 같이 담아서 보내면 응답에 해당 채널에 대한 수치 값이 반환 됩니다. 특히 이 칩은 10비트 값을 반환하기 때문에, 2^10 = 1024 단위로 구분된 값을 출력합니다.

특히 3개의 바이트를 보낼 때, 첫 바이트는 0x01, 두번 째 바이트는 (0b1000 + 채널) << 4, don't care term 의 형식에 맞춰서 보내야 합니다.

따라서 spidev에서 보내면 다음과 같습니다.

received = spi.xfer([0x01, (0b1000 + 채널) << 4, 0x00])

수신되는 값은 10비트이므로, 10개의 비트를 끝에서부터 가져와야 합니다. 따라서 3바이트 중 2번째 바이트, 3번째 바이트 를 합쳐 10비트를 완성합니다.

value = ((received[1] 0b0011) << 8) + received[2]

이 값은 0~1023 값을 의미합니다.