nRF51422-QFAB(GPIO/ADC)

 

 

nRF51422-QFAB (GPIO/ADC)

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목차

 

 

Specification

 

 

NORDIC nRF51422 Link : https://www.nordicsemi.com/eng/Products/ANT/nRF51422

nRF51422 - Nordic Semiconductor

 

📌 NORDIC 에서 만든 Cortex-M0 기반의 Bluetooth 4.0 Single Mode 및 ANT+ 를 동시에 적용할 수 있는 Chip으로 사양은 아래와 같다.

 

• Single Chip, highly flexible, 2.4GHz multi-protocol device
• 32-bit ARM Cortex M0 CPU core
• 128/256KB flash 16KB RAM
• Supports ANT and Bluetooth low energy protocol stacks
• Thread-safe and run-time protected
• 3 data rates (2Mbs/1Mbs/250kBs)
• +4dBm to -20dBm output power
• PPI system for maximum power-efficient applications and code simplification
• Flexible power managem ent feaures
• Configurable I/O mapping for analog and digital I/O

 

📌 Bluetooth 4.0 및 ANT+ Stack 으로는 NORDIC에서 제공하는 S210 (ANT+ Only)/S310 (Bluetooth 4.0 / ANT+)을 사용한다.

 

DataSheet :  

nRF51422_PS v3.1.pdf

다운로드

 

 

GPIO (General Purpose I/O)

📌 Pin P0.08, P0.09를 이용하여 GPIO를 활성화 하고, LED를 ON시켜보자.

 

• Toolchain 은 Keil v5를 사용하였고, 버전은 MDK-Lite Version: 5.18 이다.
• SDK는 nRF5 SDK 12.2.0버전을 사용하였다.

 

SDK Download Url : https://www.nordicsemi.com/eng/nordic/Products/nRF51822/nRF5-SDK-v12-zip/54280

 

Pin P0.08, P0.09는 아래의 그림에서 위치를 확인할 수 있다.

 

 

SDK에 제공되는 examples 의 experimental_ble_app_blinky를 참고하여 Source를 분석하였다.

main()함수에서 호출되는 leds_init()함수 내부에는 bsp에서 제공하는 bsp_board_leds_init()함수를 호출한다.

 

Boards.c

#if LEDS_NUMBER > 0
static const uint8_t m_board_led_list[LEDS_NUMBER] = LEDS_LIST;
#endif

void bsp_board_leds_init(void)
{
    uint32_t i;
    for (i = 0; i < LEDS_NUMBER; ++i) {
        nrf_gpio_cfg_output(m_board_led_list[i]);
    }
    bsp_board_leds_off();
}

 

LEDS_NUMBER 변수는 Pca10028.h 파일에 선언되어 있다.

LED를 2개 사용함으로 아래와 같이 수정하였다.

 

Pca10028.h

#define LEDS_NUMBER                 2

#define LED_START                   8
#define LED_1                       8
#define LED_2                       9
#define LED_STOP                    9
#define LEDS_ACTIVE_STATE           0
#define LEDS_LIST                   {LED_1, LED_2}
#define LEDS_INV_MASK               LEDS_MASK
#define BSP_LED_0                   LED_1
#define BSP_LED_1                   LED_2

 

이제 bsp_board_leds_init()함수의 반복문에서 LED 2개를 nrf_gpio_cfg_output() 함수를 호출하여 GPIO를 활성화 시킨다.

 

components\drivers_nrf\hal\nrf_gpio.h

__STATIC_INLINE void nrf_gpio_cfg(
    uint32_t             pin_number,
    nrf_gpio_pin_dir_t   dir,
    nrf_gpio_pin_input_t input,
    nrf_gpio_pin_pull_t  pull,
    nrf_gpio_pin_drive_t drive,
    nrf_gpio_pin_sense_t sense)
{
    NRF_GPIO_Type * reg = nrf_gpio_pin_port_decode(&pin_number);

    reg->PIN_CNF[pin_number] = ((uint32_t)dir << GPIO_PIN_CNF_DIR_Pos)
                               | ((uint32_t)input << GPIO_PIN_CNF_INPUT_Pos)
                               | ((uint32_t)pull << GPIO_PIN_CNF_PULL_Pos)
                               | ((uint32_t)drive << GPIO_PIN_CNF_DRIVE_Pos)
                               | ((uint32_t)sense << GPIO_PIN_CNF_SENSE_Pos);
}

__STATIC_INLINE void nrf_gpio_cfg_output(uint32_t pin_number)
{
    nrf_gpio_cfg(
        pin_number,
        NRF_GPIO_PIN_DIR_OUTPUT,
        NRF_GPIO_PIN_INPUT_DISCONNECT,
        NRF_GPIO_PIN_NOPULL,
        NRF_GPIO_PIN_S0S1,
        NRF_GPIO_PIN_NOSENSE);
}

 

nrf_gpio_cfg_output() 함수는 위와 같이 핀번호를 받고 output 기본 옵션으로 nrf_gpio_cfg() 함수를 호출하여 초기화 한다.

 

nrf_gpio_cfg()함수에서 사용하는 NRF_GPIO_Type *reg변수는 nrf_gpio_pin_port_decode()함수에 의해 NRF_P0즉 GPIO 레지스터의 Base Address를 가리키게 된다.

 

components\device\nrf52.h

#define NRF_P0                  ((NRF_GPIO_Type           *) NRF_P0_BASE)
#define NRF_P0_BASE             0x50000000UL

 

 

data sheet Page 36.

 

NRF_GPIO_Type *reg 변수의 구조는 아래와 같으며 구조체의 크기는 Table 1. Instances와 같다.

 

components\device\nrf52.h

/**  
 * @brief GPIO Port 1 (GPIO)  
 */ 
typedef struct {						/*!< GPIO Structure */  
    __I  uint32_t  RESERVED0[321];  
    __IO uint32_t  OUT;					/*!< Write GPIO port */  
    __IO uint32_t  OUTSET;					/*!< Set individual bits in GPIO port */ 
    __IO uint32_t  OUTCLR;					/*!< Clear individual bits in GPIO port */  
    __I  uint32_t  IN;						/*!< Read GPIO port */  
    __IO uint32_t  DIR;					/*!< Direction of GPIO pins */  
    __IO uint32_t  DIRSET;					/*!< DIR set register */  
    __IO uint32_t  DIRCLR;					/*!< DIR clear register */  
    __IO uint32_t  LATCH;					/*!< Latch register indicating what GPIO pins that have met the criteria set in the PIN_CNF[n].SENSE registers */ 
    __IO uint32_t  DETECTMODE;				/*!< Select between default DETECT signal behaviour and LDETECT mode */  
    __I  uint32_t  RESERVED1[118];  
    __IO uint32_t  PIN_CNF[32];			/*!< Description collection[0]: Configuration of GPIO pins */
} NRF_GPIO_Type;

 

 

아래 Table은 NORDIC Info center 에서 제공하는 자료이며 URL은 아래와 같다.

 

http://infocenter.nordicsemi.com/index.jsp?topic=%2Fcom.nordic.infocenter.nrf52832.ps.v1.1%2Fgpio.html

Nordic Semiconductor Infocenter

 

구조체에 의해 GPIO 레지스터에 값이 설정되면 GPIO 핀이 활성화 되어 사용이 가능해진다.

 

 

ADC (Analog to Digital Converter)

components\drivers_nrf\hal\nrf5_adc.h

/**@brief Analog-to-digital converter configuration. */
typedef struct
{
    nrf_adc_config_resolution_t resolution; /**< ADC resolution. */
    nrf_adc_config_scaling_t    scaling;    /**< ADC scaling factor. */
    nrf_adc_config_reference_t  reference;  /**< ADC reference. */
} nrf_adc_config_t;

/** Default ADC configuration. */
#define NRF_ADC_CONFIG_DEFAULT { NRF_ADC_CONFIG_RES_10BIT,               \
                                 NRF_ADC_CONFIG_SCALING_INPUT_ONE_THIRD, \
                                 NRF_ADC_CONFIG_REF_VBG }

 

위의 nrf_adc_config_t 구조체 타입 변수를 선언하고 NRF_ADC_CONFIG_DEFAULT 값으로 변수를 초기화 한다.

아래와 같이 미리 선언된 adc config default 값으로 사용.

 

nrf_adc_config_t config = NRF_ADC_CONFIG_DEFAULT;   /* resolution : 2, scaling : 2, reference : 0 */

 

 

위에서 선언한 변수를 인자 값으로 nrf_adc_configure()함수를 호출하여 ADC Config 값을 ADC 레지스터에 설정한다.

 

components\drivers_nrf\hal\nrf_adc.c

/**
 * @brief Function for configuring ADC.
 *
 * This function powers on ADC and configures it. ADC is in DISABLE state after configuration,
 * so it should be enabled before using it.
 *
 * @param[in] config  Requested configuration.
 */
void nrf_adc_configure(nrf_adc_config_t * config)
{
    uint32_t config_reg = 0;

    config_reg |= ((uint32_t)config->resolution << ADC_CONFIG_RES_Pos) & ADC_CONFIG_RES_Msk;
    config_reg |= ((uint32_t)config->scaling << ADC_CONFIG_INPSEL_Pos) & ADC_CONFIG_INPSEL_Msk;
    config_reg |= ((uint32_t)config->reference << ADC_CONFIG_REFSEL_Pos) & ADC_CONFIG_REFSEL_Msk;

    if (config->reference & ADC_CONFIG_EXTREFSEL_Msk) {
        config_reg |= config->reference & ADC_CONFIG_EXTREFSEL_Msk;
    }

    /* select input */
    nrf_adc_input_select(NRF_ADC_CONFIG_INPUT_DISABLED);

    /* set new configuration keeping selected input */
    NRF_ADC->CONFIG = config_reg | (NRF_ADC->CONFIG & ADC_CONFIG_PSEL_Msk);
}

 

 

nrf_adc_configure()함수는 아래의 NRF_ADC_BASEaddress에 접근하여 Config 값을 설정한다.

 

components\device\nrf51.h

/**
  * @brief Analog to digital converter. (ADC)
  */

typedef struct {                                    /*!< ADC Structure                                                         */
  __O  uint32_t  TASKS_START;                       /*!< Start an ADC conversion.                                              */
  __O  uint32_t  TASKS_STOP;                        /*!< Stop ADC.                                                             */
  __I  uint32_t  RESERVED0[62];
  __IO uint32_t  EVENTS_END;                        /*!< ADC conversion complete.                                              */
  __I  uint32_t  RESERVED1[128];
  __IO uint32_t  INTENSET;                          /*!< Interrupt enable set register.                                        */
  __IO uint32_t  INTENCLR;                          /*!< Interrupt enable clear register.                                      */
  __I  uint32_t  RESERVED2[61];
  __I  uint32_t  BUSY;                              /*!< ADC busy register.                                                    */
  __I  uint32_t  RESERVED3[63];
  __IO uint32_t  ENABLE;                            /*!< ADC enable.                                                           */
  __IO uint32_t  CONFIG;                            /*!< ADC configuration register.                                           */
  __I  uint32_t  RESULT;                            /*!< Result of ADC conversion.                                             */
  __I  uint32_t  RESERVED4[700];
  __IO uint32_t  POWER;                             /*!< Peripheral power control.                                             */
} NRF_ADC_Type;

#define NRF_ADC                 ((NRF_ADC_Type            *) NRF_ADC_BASE)
#define NRF_ADC_BASE            0x40007000UL

 

 

data sheet Page 36.

 

이로써 ADC 사용준비가 완료 된다.