[STM32] 5. 내장 스위치 제어

STM32 내장 스위치 제어

이번 포스팅은 STM32 보드에 있는 내장 스위치의 기능을 설명하고, 스위치 입력을 받아 처리하는 간단한 프로젝트를 포함한다. 하기 이미지와 같이 Arduino UNO, ATMega328P, STM32 Board 등 대부분의 개발 보드들은 테스트를 해볼 수 있게끔 스위치를 내장하고 있다. 다음 포스팅에 소개할 예정이지만 이런 보드들의 스위치들은 풀업 저항 회로로 구성되어 있다. 풀업 저항은 전원단에 저항이 있는 회로로 노이즈에 강하다는 장점을 가지고 있으며 대부분의 양산 제품들이 이 회로를 사용하고 있다.

NUCLEO-64 STM32U083RC EVAL BRD

풀업 저항 회로

📌 1. STM32 내장 스위치

• 스위치의 역할: 스위치는 사용자가 전자 장치에 명령을 내릴 수 있는 간단하고 직관적인 인터페이스를 제공한다.
• 물리적 구성: 대부분의 STM32 보드에는 일반적으로 "USER" 라벨이 붙은 누를 수 있는 버튼 형태의 스위치가 하나 이상 포함되어 있다.

📌 2. STM32에서 스위치 연결

• 보드의 스위치 핀 위치와 기능 확인: STM32 보드의 데이터시트 또는 사용자 매뉴얼을 통해 스위치가 연결된 GPIO 핀을 확인한다. 예를 들어, 많은 STM32F4 Discovery 보드에서는 스위치가 PA0 핀에 연결되어 있다.
• 스위치의 전기적 특성: 대부분의 스위치는 기본적으로 풀업(pull-up) 저항과 연결되어 있어, 스위치가 눌리지 않은 상태에서는 핀이 높은 전압(HIGH) 상태를 유지하고, 눌렸을 때는 낮은 전압(LOW) 상태가 된다. 

📌 3. 스위치 입력을 위한 GPIO 설정

• Cube IDE에서 GPIO 설정:
  • Mode: Input (입력 모드로 설정)
  • Pull: Pull-up (내부 풀업 저항 활성화)

위 이미지처럼 설정하면 하기와 같이 코드가 자동생성된다.

🔗 4. Configuration Code 설명

/* GPIO_SW_Pin 핀을 구성하는 코드 */
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_SW_Pin;  // GPIO 초기화 구조체에서 제어할 핀을 지정 (GPIO_SW_Pin)
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;  // 핀의 모드를 입력 모드 (Input Mode)로 설정
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;  // 내부 풀업 저항을 활성화하여 기본적으로 핀이 HIGH 상태가 되도록 설정
HAL_GPIO_Init(GPIO_SW_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);  // HAL 라이브러리의 초기화 함수 호출, 설정된 구조체를 사용하여 GPIO_SW_GPIO_Port의 핀을 초기화

 

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_SW_Pin;

GPIO_InitStruct는 GPIO_InitTypeDef라는 구조체이며, GPIO 핀의 설정을 정의하는 데 사용된다.
Pin 필드는 설정하려는 특정 핀을 지정한다. 여기서는 GPIO_SW_Pin이 스위치에 연결된 핀을 나타낸다.

GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;

Mode 필드는 핀의 동작 모드를 지정한다.
GPIO_MODE_INPUT은 핀을 입력 모드로 설정하며, 외부 신호(스위치)를 읽을 수 있도록 한다.

GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;

Pull 필드는 핀의 내부 풀업 또는 풀다운 저항을 활성화할지 설정한다.
GPIO_PULLUP을 설정하면 내부 풀업 저항이 활성화되어 핀의 기본 상태가 HIGH(1)로 유지된다.
스위치가 눌리지 않았을 때 핀의 상태가 HIGH로 유지되며, 스위치를 누르면 LOW(0)로 전환된다. (Active Low)

HAL_GPIO_Init(GPIO_SW_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

HAL_GPIO_Init() 함수는 설정된 구조체(GPIO_InitStruct)를 사용하여 지정된 포트에서 핀을 초기화한다.
첫 번째 인자 GPIO_SW_GPIO_Port는 초기화할 포트의 레지스터 주소이며, 두 번째 인자는 초기화 설정이 포함된 구조체의 포인터이다.
이를 통해 입력 핀의 모드와 풀업 저항 설정을 적용한다.

🔗 5. Switch 로직 설명

해당 코드는 내장 스위치가 눌렸을 때, 내장 LED를 제어하는 코드이다. 

// GPIO 포트를 읽어 스위치 상태에 따라 LED를 제어하는 코드
if(!HAL_GPIO_ReadPin(GPIO_SW_GPIO_Port, GPIO_SW_Pin)) {
    // HAL_GPIO_ReadPin() 함수는 지정된 GPIO 포트의 핀 상태를 읽음
    // 여기서는 GPIO_SW_GPIO_Port 포트의 GPIO_SW_Pin 핀의 상태를 읽음
    // HAL_GPIO_ReadPin()은 핀의 상태가 LOW(0)일 경우 0을 반환
    // 조건문에서 '!'(논리 NOT)를 사용하여 핀이 LOW일 때 조건이 참이 되도록 설정

    HAL_GPIO_WritePin(GPIO_LED_GPIO_Port, GPIO_LED_Pin, 0);
    // HAL_GPIO_WritePin() 함수는 지정된 GPIO 포트의 핀 상태를 설정함
    // 여기서는 GPIO_LED_GPIO_Port 포트의 GPIO_LED_Pin 핀을 LOW(0)으로 설정하여 LED를 켬
} else {
    HAL_GPIO_WritePin(GPIO_LED_GPIO_Port, GPIO_LED_Pin, 1);
    // 스위치 핀이 HIGH(1)일 경우, GPIO_LED_GPIO_Port의 GPIO_LED_Pin을 HIGH(1)으로 설정하여 LED를 끔
}

 

HAL_GPIO_ReadPin(GPIO_SW_GPIO_Port, GPIO_SW_Pin)

지정된 포트(GPIO_SW_GPIO_Port)의 핀(GPIO_SW_Pin)에서 현재 상태를 읽는다.
- 반환 값이 0일 때 핀의 상태가 LOW(0)이며, 스위치가 눌려진 상태임을 의미합니다.
- 반환 값이 1일 때 핀의 상태가 HIGH(1)이며, 스위치가 눌리지 않은 상태입니다.

HAL_GPIO_WritePin(GPIO_LED_GPIO_Port, GPIO_LED_Pin, 0)

LED 제어 핀을 LOW로 설정하여 LED를 켠다.

HAL_GPIO_WritePin(GPIO_LED_GPIO_Port, GPIO_LED_Pin, 1)

LED 제어 핀을 HIGH로 설정하여 LED를 끈다.

이 방식을 사용하면 간단하게 GPIO_INPUT, OUTPUT을 간단하게 제어할 수 있다.