[STM32F4] C++ 프로젝트 튜토리얼 – Step 3

EEPROM 제어 및 시스템 정보 저장하기

이번 포스트에서는 EEPROM을 이용해 특정 정보를 읽고 쓰는 방법을 다룹니다. 임베디드 시스템 개발에서 EEPROM은 단순한 데이터 저장소 이상의 역할을 합니다. 전원이 꺼져도 유지되어야 하는 설정 값이나, 부팅 시 불러와야 하는 시스템 초기화 데이터 등을 저장하는 핵심 메모리로 활용되기 때문입니다.

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왜 EEPROM이 필요한가?

EEPROM은 비휘발성 메모리로서, 다음과 같은 필요성을 충족합니다.

• 장치의 전원이 꺼져도 유지되어야 하는 설정 정보 저장
• 재부팅 시 EEPROM에 기록된 데이터를 읽어 자동 초기화 수행
• 네트워크 장비의 경우, 펌웨어 업데이트 과정이나 장치 식별을 위한 버전 정보 및 MAC 주소 등의 유지

즉, EEPROM은 단순한 데이터 저장 공간이 아니라 장치의 일관성과 신뢰성을 유지하는 기반이라고 할 수 있습니다.

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EEPROM 제어 방식

EEPROM은 일반적으로 I2C 또는 SPI 통신을 통해 접근합니다.

• 소용량 EEPROM → I2C 사용
• 대용량 Serial Flash → SPI 사용

본 튜토리얼에서 사용하는 TW100PC 모듈에는 4KB 용량의 AT24C32 EEPROM이 탑재되어 있으며, I2C 방식으로 제어합니다.
따라서 이번 글에서는 twlabcpp 라이브러리에서 제공하는 BaseI2C 클래스를 기반으로 동작을 설명합니다.

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EEPROM 데이터 구조 (필드 정의)

TW100PC는 이더넷 장치이므로, EEPROM 내부에는 표준 구조에 따라 다양한 정보가 정의되어 있습니다.

• 버전 정보
• 네트워크 관련 설정 (예: IP, MAC 주소)
• 펌웨어 업데이트용 메타데이터

이러한 필드 구조는 필요에 따라 확장하거나 수정할 수 있습니다.

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코드 구성 요소

EEPROM 제어를 위해 프로젝트는 크게 3가지 클래스로 나누어집니다.

1. EEPDefinition(.cpp, .h)
   • EEPROM 필드 이름 및 크기 정의
2. AT24CTask(.cpp, .h)
   • AT24Cxx 계열 EEPROM을 제어하는 I2C 드라이버 클래스
3. SystemInfo(.cpp, .h)
   • EEPROM에서 읽어온 데이터를 저장 및 관리

본 튜토리얼에서는 각 클래스의 내부 구현보다는, 객체 생성 및 활용 예제에 초점을 맞춥니다.

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코드 구현 예제

1. 관련 헤더 파일 및 객체 선언

#include "main.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <ConsoleTask.h>
#include <BasicFunctions.h>
#include <RUNLEDTask.h>

#include <EEPDefinition.h>
#include <SystemInfo.h>
#include <AT24CTask.h>

#include <ProductCode.h>
...
ConsoleTask CTask;
__attribute__ ((section(".ccmram"))) volatile uint8_t consoleBuf[2048];

BasicFunctions basic;
RUNLEDTask runledTask;

EEPDefinition EEP;
SystemInfo SysInfo;
AT24CTask At24cTask;

2. 객체 초기화 함수 정의

...
void InitEepromLocationStruct(void);
void InitSystemInfo(void);
void InitAt24cTask(void);
...
/*
 *
 */
void InitEepromLocationStruct(void)
{
	EEP = EEPDefinition(&CTask);

	EEP.PrintPositionAndLength();
}

/*
 *
 */
void InitSystemInfo(void)
{
	CTask.PRINTF((char *)"InitSystemInfo starts\r\n");
	CTask.flushTxBuf();
	SysInfo = SystemInfo(&CTask);
	SysInfo.setEEPPtr(&EEP);
	SysInfo.setInitialization();
	CTask.PRINTF((char *)"InitSystemInfo finished\r\n");
	CTask.flushTxBuf();
}

/*
 *
 */
void InitAt24cTask(void)
{
	At24cTask = AT24CTask(&hi2c3, &CTask, &SysInfo);
	At24cTask.setEEPDefinitionPtr(&EEP);

	if(At24cTask.checkEEPROM())
	{
		At24cTask.LoadSystemInfoFromEEPROM();

		if(memcmp(SysInfo.getMacAddr(), TWARELABMAC, 3) != 0)
		{
			CTask.PRINTF((char *)"First Run. Doing Factory Reset\r\n");
			SysInfo.setMacAddr(DeviceMac);
			At24cTask.saveMacAddrToEEPROM();
			SysInfo.setFactoryReset();
			bConfigChanged = True;
		}

		if((memcmp(SysInfo.getProductCode(), ProductCode, 2) != 0) || (memcmp(SysInfo.getVersion(), FWVer, 3) != 0))
		{
			CTask.PRINTF((char *)"Product Code is invalid\r\n");
			SysInfo.setProductCode(ProductCode);
			SysInfo.setVersion(FWVer);
			SysInfo.setNTPDomain(NullString);
			bConfigChanged = True;
		}

		if(SysInfo.General.NTPDomain[0] == 0xFF)
		{
			SysInfo.setNTPDomain(NullString);
			bConfigChanged = True;
		}

		if(SysInfo.getChannelNum() != 1)
		{
			SysInfo.setChannelNum(1);
			bConfigChanged = True;
		}

		CTask.flushTxBuf();

		if(bConfigChanged)
		{
			At24cTask.SaveSystemInfoToEEPROM();
			CTask.flushTxBuf();
			At24cTask.LoadSystemInfoFromEEPROM();
		}

	}
}

3. main.c에서 초기화 호출

...
  InitEepromLocationStruct();
  InitSystemInfo();
  InitAt24cTask();
...

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트러블슈팅

EEPROM을 실제로 사용하다 보면 몇 가지 흔한 문제가 발생할 수 있습니다.

1. 데이터가 저장되지 않음
   • 원인: Write 사이클 완료 전 I2C 버스를 다시 접근
   • 해결: Write 후 tWR(Write Cycle Time) 만큼 대기 필요
2. 읽은 값이 예상과 다름
   • 원인: EEPROM 주소 계산 오류
   • 해결: 멀티바이트 주소 지원 여부 확인 (AT24C32는 2바이트 주소 사용)
3. 부팅 시 데이터 초기화 실패
   • 원인: EEPROM이 준비되기 전에 읽기 시도
   • 해결: 전원 인가 후 안정화 시간을 보장

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확장 활용 예시

EEPROM은 네트워크 설정 저장 외에도 다양한 용도로 활용 가능합니다.

• 사용자 환경 설정 저장
  (예: 밝기, 볼륨, 모드 설정 값)
• 로그 데이터 기록
  (간단한 이벤트 히스토리 저장)
• 펌웨어 다중 이미지 관리
  (OTA 업데이트 시 활성 이미지 선택 플래그 저장)

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정리

이번 단계에서는 EEPROM을 활용해 시스템 정보를 저장하고 불러오는 기본 구조를 소개했습니다.
핵심 포인트는 다음과 같습니다.

• EEPROM은 전원 차단 후에도 유지되는 데이터를 저장하는 핵심 장치
• TW100PC 모듈은 AT24C32 EEPROM을 사용하며 I2C로 제어
• EEPROM 필드 정의를 통해 다양한 시스템 정보를 구조적으로 관리 가능
• AT24CTask, SystemInfo 클래스와 같은 계층적 구조를 활용하면 코드 유지보수성이 높아짐
• 트러블슈팅과 확장 활용법을 통해 실제 프로젝트에 쉽게 적용 가능

다음 포스트에서는 이 구조를 기반으로 Ethernet 통신을 위한 W5500 설정 및 네트워크 기능 사용에 대한 예제를 다룰 예정입니다.