ADC 기초 — 분해능, 샘플링 레이트, EVADC

# ADC 기초 — 분해능, 샘플링 레이트, EVADC

## ADC란?

ADC(Analog-to-Digital Converter)는 연속적인 아날로그 전압값을  
이산적인 디지털 숫자로 변환하는 장치입니다.

```
아날로그 세계:          ADC           디지털 세계:
3.3V ─────────────────┐         ┌── 4095 (12비트 최댓값)
                       │  변환   │
1.65V ─────────────── │ ──────▶ │── 2047
                       │         │
0V ───────────────────┘         └── 0
```

---

## 분해능 (Resolution)

분해능은 ADC가 표현할 수 있는 최소 전압 단위입니다.  
비트 수가 높을수록 더 세밀하게 측정합니다.

```
분해능 = 기준 전압(Vref) / 2^n

예: Vref = 5V, 12비트 ADC
분해능 = 5V / 4096 = 1.22 mV/LSB

예: Vref = 3.3V, 12비트 ADC
분해능 = 3.3V / 4096 = 0.81 mV/LSB

디지털값 → 전압 변환:
  전압 = ADC값 × (Vref / 2^n)
  예: ADC값 = 2048, Vref = 3.3V, 12비트
  전압 = 2048 × (3.3 / 4096) = 1.65V
```

### 비트 수별 분해능 비교

```
비트   단계 수   Vref=3.3V 기준 분해능
─────────────────────────────────────
 8비트   256      12.89 mV
10비트  1024       3.22 mV
12비트  4096       0.81 mV
16비트 65536       0.05 mV
```

---

## 샘플링 레이트 (Sampling Rate)

샘플링 레이트는 ADC가 1초에 몇 번 변환을 수행하는지를 나타냅니다.

### 나이퀴스트 정리

```
정확한 신호 재현을 위한 최소 조건:
  샘플링 주파수 ≥ 2 × 신호 최고 주파수

예: 1 kHz 오디오 신호
  최소 샘플링 = 2 kHz
  실무에서는 여유를 두어 10~20배 권장
```

### 샘플링 시간

ADC가 정확한 변환을 위해 입력 신호를 잡아두는 시간입니다.

```
총 변환 시간 = 샘플링 시간 + 변환 시간

샘플링 시간이 너무 짧으면:
  고임피던스 소스(센서 등)에서 충전이 부족 → 오차 발생

샘플링 시간이 길면:
  정확하지만 변환 속도 저하
```

---

## 기준 전압 (Vref)

ADC의 측정 범위 상한값입니다.  
입력 전압은 반드시 0V ~ Vref 범위 안에 있어야 합니다.

```
올바른 입력:     0V ─────────── Vref
                 ↑              ↑
             ADC값 = 0      ADC값 = 최대

Vref 초과 입력: 포화(saturation) → ADC값 = 최대 (정확하지 않음)
음수 입력:      클램프 → ADC값 = 0 (정확하지 않음)
```

---

## TC37x — EVADC 모듈

TC37x의 ADC는 **EVADC(Enhanced Versatile ADC)** 입니다.

### EVADC 구조

```
+──────────────────────────────────────────────+
│                   EVADC                       │
│                                               │
│  ┌──────────┐  ┌──────────┐  ┌──────────┐   │
│  │ Group 0  │  │ Group 1  │  │ Group N  │   │
│  │          │  │          │  │  ...     │   │
│  │ CH0~CH7  │  │ CH0~CH7  │  │          │   │
│  │          │  │          │  │          │   │
│  │ [ADC 코어]│  │ [ADC 코어]│  │ [ADC 코어]│   │
│  └──────────┘  └──────────┘  └──────────┘   │
│                                               │
│  각 그룹이 독립적으로 변환 가능               │
│  그룹 간 동기화(Sync) 기능                    │
+──────────────────────────────────────────────+
```

### 그룹과 채널 개념

- **그룹(Group)**: 독립적인 ADC 코어 + 채널 집합
- **채널(Channel)**: 실제 아날로그 입력 핀에 대응
- 여러 그룹이 **동시에** 변환 가능 (병렬 ADC)
- 같은 그룹 내 채널은 시퀀셜(순차) 변환

---

## EVADC 기본 초기화 예 (iLLD)

```c
#include "IfxEvadc_Adc.h"

IfxEvadc_Adc         g_evadc;
IfxEvadc_Adc_Group   g_evadcGroup;
IfxEvadc_Adc_Channel g_evadcCh[4];

void initAdc(void)
{
    // EVADC 모듈 초기화
    IfxEvadc_Adc_Config evadcConfig;
    IfxEvadc_Adc_initModuleConfig(&evadcConfig, &MODULE_EVADC);
    IfxEvadc_Adc_initModule(&g_evadc, &evadcConfig);

// 그룹 초기화 (Group 0)
    IfxEvadc_Adc_GroupConfig groupConfig;
    IfxEvadc_Adc_initGroupConfig(&groupConfig, &g_evadc);
    groupConfig.groupId                    = IfxEvadc_GroupId_0;
    groupConfig.arbiter.requestSlotQueue0Enabled = TRUE;
    IfxEvadc_Adc_initGroup(&g_evadcGroup, &groupConfig);

// 채널 초기화
    IfxEvadc_Adc_ChannelConfig chConfig;
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        IfxEvadc_Adc_initChannelConfig(&chConfig, &g_evadcGroup);
        chConfig.channelId = (IfxEvadc_ChannelId)i;
        chConfig.resultRegister = (IfxEvadc_ChannelResult)i;
        IfxEvadc_Adc_initChannel(&g_evadcCh[i], &chConfig);
    }
}

// ADC값 읽기
uint16 readAdc(uint8 channelIdx)
{
    Ifx_EVADC_G_RES result;
    do {
        result = IfxEvadc_Adc_getResult(&g_evadcCh[channelIdx]);
    } while (!result.B.VF);  // 유효값 플래그 확인

return result.B.RESULT;
}
```

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## 다른 MCU와의 비교

STM32의 ADC는 단일 ADC 코어(또는 듀얼)에 여러 채널을 멀티플렉싱합니다.  
TC37x의 EVADC는 여러 그룹이 **각각 독립적인 ADC 코어**를 가져  
여러 채널을 동시에 병렬 변환할 수 있습니다.  
차량 제어처럼 다수의 센서를 빠르게 동시 측정해야 하는 환경에 유리합니다.

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## 정리

| 항목 | 설명 |
|------|------|
| 분해능 | 비트 수로 결정, 높을수록 정밀 |
| 샘플링 레이트 | 1초당 변환 횟수 |
| 나이퀴스트 | 샘플링 ≥ 신호 주파수 × 2 |
| Vref | ADC 측정 최대 전압 |
| EVADC | TC37x ADC 모듈, 그룹 기반 구조 |
| 그룹/채널 | 독립적인 ADC 코어 / 실제 입력 핀 |

ADC 기초 — 분해능, 샘플링 레이트, EVADC

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