냉장고가 255°C라고 우긴다

한 줄 요약

센서가 보낸 두 바이트는 아직 온도가 아닙니다. 순서·부호·단위를 설명할 수 있어야 숫자를 믿을 수 있습니다.

왜 이게 필요했나

냉장고가 255°C라고 우깁니다. 실제 과열이라고 바로 단정할 수도, 표시 버그라며 무시할 수도 없습니다. 이번 이야기는 합성 고장 상황입니다. 먼저 원시 바이트, 변환 규약, 출력 단위를 분리해서 재현합니다. 잘못된 값이 어느 경계에서 생겼는지 찾는 연습이며 실제 냉장고 제어·안전 장치를 설계하는 과정은 아닙니다.

C 함수·포인터·구조체의 기초를 알고 시작하세요. 함수는 결과를 반환값 하나에 다 넣지 않습니다. 반환값은 성공 여부이고 온도는 출력 포인터에 씁니다. 실패 때 이전 값이 남아 있어도 이번 호출이 성공한 것은 아닙니다. 호출자는 상태 코드와 값을 함께 취급해야 합니다.

어떻게 동작하나

이번 TMP102 온도 레지스터 변환은 상위 바이트를 먼저 받습니다. 정상 모드는 12비트, 확장 모드는 13비트 2의 보수이며 한 카운트는 0.0625°C입니다. 두 번째 바이트의 bit 0으로 모드를 구별합니다. 상세 배치는 공식 데이터시트 표 6-8·6-9를 확인하세요.

실습에서는 부동소수점 대신 마이크로 섭씨 정수를 사용합니다. 1°C는 1,000,000, 한 카운트는 62,500입니다. 소수점을 버린 다음 단위를 바꾸면 작은 음수와 분수 값이 사라집니다. 먼저 카운트를 정확히 구하고 마지막에 단위를 바꿉니다.

정상 모드의 0x19 0x00은 25°C, 0xff 0xf0은 -0.0625°C입니다. 0xff를 부호 없는 온도 255로 바로 표시하는 것은 바이트와 물리량을 혼동한 예입니다. 12비트 숫자에서 부호 비트가 켜졌다면 양의 정수로 읽은 카운트에서 4096을 빼면 됩니다. 확장 모드는 이 폭이 달라집니다. 음수의 오른쪽 시프트에 기대지 않고 명시적으로 복원하는 이유는 C 구현 차이를 줄이기 위해서입니다.

예약 비트가 켜진 입력은 이 과제에서 SENSOR_FORMAT으로 거부하며 출력은 그대로 둡니다. 이는 과제의 유효 입력 정책이지 모든 센서의 일반 규칙이 아닙니다. 헤더 sensor.h의 함수 선언과 상태 열거형을 먼저 읽으세요. main 함수는 검사기가 제공하므로 제출 파일에는 두 함수만 구현합니다.

현장에서 만나는 모습

재현 보고서에는 화면의 숫자뿐 아니라 원시 바이트·모드·출력 단위를 남깁니다. 바이트 순서가 잘못된 코드도 일부 값에서는 우연히 맞습니다. 0만 시험하면 순서를 바꾼 코드와 올바른 코드가 구별되지 않습니다. 그래서 양수·0·작은 음수·경계·예약 비트까지 나눠 봅니다.

표현 가능한 수와 물리적 동작 범위도 다릅니다. 확장 인코딩의 150°C 계산이 맞아도 실물 TMP102의 그 온도 동작을 보증하지 않습니다. 분해능이 세밀하다는 것 또한 측정 정확도가 그만큼 좋다는 뜻은 아닙니다.

다음 실습에서 할 것

1~3단계에서 sensor_decode를 누적 구현합니다. 양수 전체 범위, 음수 전체 범위, 두 모드와 오류 입력을 차례로 검사합니다. 컴파일러 경고도 먼저 해결하고, 예시 몇 개만 하드코딩하지 마세요.