# ADC 캡처 데이터가 전부 0으로 나온 상황 정리

작성일: 2026-06-11

## 배경

ADC echo 파형이 그래프 앞쪽으로 압축되어 보이는 문제가 있었다.

원인 후보로 `src/drivers/echo_adc/echo_adc.c`에서 2바이트 샘플마다 `nrfx_spim_xfer()`를 한 번씩 호출하는 구조가 지목되었다. 이 구조는 샘플마다 드라이버 호출/대기/CS 처리 오버헤드가 붙기 때문에 실제 샘플 간격이 예상보다 커질 수 있다.

그래서 샘플 간격을 줄이기 위해, 기존 레퍼런스 펌웨어처럼 SPIM 레지스터를 직접 만지는 hot loop 방식으로 바꾸는 실험을 했다.

## 현재 정상 동작 기준

현재 정상 동작하는 기준 코드는 샘플 1개마다 아래 경로를 사용한다.

```c
nrfx_spim_xfer_desc_t xfer = NRFX_SPIM_XFER_RX(buf, len);
nrfx_spim_xfer(&echo_spim, &xfer, 0);
```

그리고 `echo_adc_init()`에서는 CS 핀을 SPIM의 hardware SS 핀으로 넘긴다.

```c
nrfx_spim_config_t config = NRFX_SPIM_DEFAULT_CONFIG(
    gpio_abs_pin(&echo_sclk),
    NRF_SPIM_PIN_NOT_CONNECTED,
    gpio_abs_pin(&echo_miso),
    gpio_abs_pin(&echo_cs));
```

실패한 실험 뒤에는 이 정상 동작 기준으로 원복했다.

## 실패 실험 1: SPIM SS를 끊고 CS를 GPIO로 수동 제어

`echo_adc_init()`에서 SPIM이 CS 핀을 소유하지 않도록 바꿨다.

```c
NRF_SPIM_PIN_NOT_CONNECTED
```

즉 원래 있던 아래 설정을 제거했다.

```c
gpio_abs_pin(&echo_cs)
```

그 뒤 CS를 GPIO 출력으로 직접 설정하고, `nrfx_spim_xfer()`와 direct capture loop 양쪽에서 수동으로 CS를 내리고 올렸다.

```c
cs_port->OUTCLR = cs_mask;
nrfx_spim_xfer(&echo_spim, &xfer, 0);
cs_port->OUTSET = cs_mask;
```

캡처 루프도 아래처럼 SPIM 레지스터 직접 접근 방식으로 바꿨다.

```c
spim->RXD.MAXCNT = 2U;

for (...) {
    cs_port->OUTCLR = cs_mask;
    spim->RXD.PTR = (uint32_t)&raw_capture[i * 2U];
    spim->EVENTS_END = 0;
    spim->TASKS_START = 1;
    while (!spim->EVENTS_END) {
    }
    cs_port->OUTSET = cs_mask;
}
```

결과/위험:

- ADC 데이터가 전부 0으로 나올 수 있다.
- 가능한 원인은 CS/SPIM 소유권 불일치, RX-only direct start가 `nrfx_spim_xfer()`와 다르게 동작하는 문제, 또는 nrfx가 내부적으로 준비하던 SPIM 상태가 빠진 문제다.
- 이 단순한 "SS 끊기 + direct loop" 패치는 그대로 쓰면 안 된다.

## 실패 실험 2: Hardware SS를 유지한 채 같은 CS를 수동 토글

`echo_cs`는 계속 SPIM hardware SS 핀으로 설정해둔 상태에서, `echo_adc_capture()` 내부만 direct register loop로 바꿨다.

예시:

```c
NRF_SPIM_Type *spim = echo_spim.p_reg;
uint32_t cs_mask = BIT(echo_cs.pin);

spim->RXD.MAXCNT = 2U;

for (...) {
    NRF_P0->OUTCLR = cs_mask;
    spim->RXD.PTR = (uint32_t)&raw_capture[i * 2U];
    spim->EVENTS_END = 0;
    spim->TASKS_START = 1;
    while (!spim->EVENTS_END) {
    }
    NRF_P0->OUTSET = cs_mask;
}
```

결과/위험:

- 이 경우도 ADC 데이터가 전부 0으로 나올 수 있다.
- 이유는 hardware SS가 켜진 상태에서 펌웨어가 같은 CS 핀을 직접 `NRF_P0->OUTCLR/OUTSET`으로 건드리기 때문이다.
- 즉 SPIM hardware SS 제어와 수동 GPIO CS 제어가 같은 핀에서 겹쳐 ADC 프레임 타이밍이 깨질 수 있다.
- hardware SS를 켠 상태에서 같은 CS 핀을 수동으로 토글하면 안 된다.

## 핵심 정리

레퍼런스 펌웨어의 direct SPIM loop를 이 Zephyr/nrfx 포팅 코드에 내부 루프만 바꿔서 그대로 넣으면 안 된다.

더 빠른 캡처 경로가 필요하면, 아래를 포함한 별도 low-level SPIM 경로로 제대로 구성해야 한다.

- CS 소유권을 명확히 정하기: hardware SS 또는 manual GPIO 중 하나만 사용
- SPIM PSEL 상태 확인
- SCLK 생성을 보장하기 위한 RXD/TXD 설정 확인
- `RXD.MAXCNT = 2`
- `EVENTS_END` 클리어 및 polling
- CS 타이밍 검증

그 전까지는 정상 동작이 확인된 `nrfx_spim_xfer()` 경로를 유지한다.