오시로스코프 프로브, 이제 내 손의 연장이다
- 05 Dec, 2025
아침 9시, 프로브부터 꺼낸다
출근했다. 가방에서 노트북보다 먼저 꺼내는 게 프로브다. 10배 프로브 2개, 접지 클립 여분까지. 없으면 일을 못 한다.
책상 위 오실로스코프 전원 켠다. Rigol 4채널, 100MHz. 팀 막내가 쓰던 50MHz보다 낫다. 예산 싸울 때 이긴 보람이 있다.
어제 퇴근 전에 STM32 보드 올려놨다. UART 통신이 안 돼서 밤 11시까지 붙잡았다. 데이터시트는 ‘works normally’라는데 뭐가 정상인지 모르겠다.
프로브 끝을 TX 핀에 댄다. 익숙한 무게감. GND 클립 보드에 물린다. 파형이 뜬다. 3.3V 기준으로 신호가 왔다 갔다. 그런데 타이밍이 이상하다.
파형이 답을 알려준다
UART 설정은 115200 baud. 계산하면 비트당 8.68µs여야 한다. 화면에는 10µs로 나온다. 보레이트가 안 맞는 거다.
클럭 설정 코드 다시 본다. PLL 설정, 분주비, 버스 클럭… 한참 본다. APB1이 36MHz인 줄 알았는데 실제로는 32MHz였다. 계산 실수다.
코드 고친다. 빌드, 플래싱, 리셋. 프로브는 그대로 물려둔다. 다시 파형 본다. 8.7µs. 거의 맞다. 터미널 열어본다. “Hello World” 뜬다. 됐다.
printf 디버깅으로는 못 찾는다. ‘왜 안 나오지?‘만 반복한다. 파형 보면 명확하다. 신호가 나가는지, 타이밍이 맞는지, 노이즈는 없는지. 다 보인다.
HW팀 민수 선배가 이렇게 말했다. “펌웨어는 눈으로 못 보잖아. 그래서 오실로스코프가 필요한 거야.”
맞다. 코드는 추상적이다. 레지스터에 값 쓰면 ‘잘 됐겠지’ 생각한다. 실제로는 클럭이 안 돌거나, 핀 설정이 안 돼있거나, 타이밍이 엇갈린다. 파형으로 확인해야 진짜다.
인터럽트 타이밍은 µs 단위 싸움이다
오후 3시. 새 프로젝트 시작이다. IoT 센서 모듈. nRF52 BLE 칩 쓴다. 센서 데이터를 I2C로 읽어서 BLE로 쏴야 한다.
센서는 100Hz 샘플링. 10ms마다 인터럽트 걸어서 읽는다. 코드 짜고 올린다. 동작한다. 그런데 가끔 데이터가 누락된다.
로그 찍어봐도 모른다. “Read OK” 다 뜬다. 그런데 BLE 패킷 보면 중간에 빈다. 10개 중 1개씩 빠진다.
프로브 꺼낸다. CH1은 센서 INT 핀, CH2는 I2C SCL, CH3는 I2C SDA. 트리거는 INT 하강 엣지.
파형 본다. INT 떨어지고 3µs 후 SCL 올라간다. 정상이다. 그런데 한참 보니까 가끔 INT와 BLE 타이머 인터럽트가 겹친다. 우선순위 문제다.
BLE 스택이 내부적으로 타이머 인터럽트 쓴다. 1ms마다. 센서 인터럽트랑 동시에 걸리면 BLE가 먼저 처리된다. 그 사이 센서 FIFO 오버플로우. 데이터 날아간다.
해결은 간단하다. 센서 읽는 걸 메인 루프로 빼고 플래그로 처리. 인터럽트는 플래그만 세운다. 타이밍 겹쳐도 데이터 안 날아간다.
다시 테스트. 프로브로 확인. INT 떨어지고 → 플래그 세우고 → 메인에서 읽는다. 타이밍 다 맞다. 3시간 돌렸는데 누락 없다.
이게 Low 레벨이다. µs 단위로 뭐가 먼저 실행되는지 봐야 한다. 코드로는 모른다. 파형으로 봐야 안다.
하드웨어 이슈 찾을 때도 프로브다
지난주 목요일. 양산 보드 샘플 도착했다. 프로토타입에서 잘 되던 코드 올렸다. 부팅 안 된다.
LED 안 깜빡인다. UART 출력 없다. 뭔가 심각하다.
전원부터 본다. 프로브로 3.3V 핀 측정. 3.28V. 정상이다. GND도 본다. 0V. 맞다. 리셋 핀 본다. 3.3V에서 계속 있다. 리셋 안 풀린다.
회로도 본다. 리셋 핀에 풀업 저항 10kΩ, 리셋 버튼은 풀다운. 문제없어 보인다. 그런데 프로브로 리셋 버튼 핀 보니까 1.5V다. 뭔가 이상하다.
HW팀 불렀다. 민수 선배가 테스터 들고 온다. 저항값 재본다. 리셋 풀업이 100Ω이다. 회로도는 10kΩ인데 실제 부품은 100Ω. 발주 실수다.
100Ω이면 전류 33mA 흐른다. MCU 리셋 핀은 최대 5mA. 내부 로직 망가진 거다. 보드 버린다. 10개 샘플 중 8개 똑같았다.
발주 다시 넣었다. 이번엔 제대로 확인했다. 1주일 걸렸다. 일정 밀렸다. PM이 화났다. 그래도 어쩔 수 없다.
프로브 안 댔으면 ‘펌웨어 문제’ 찾느라 3일 날렸다. 파형 보고 1시간 만에 하드웨어 이슈 확인했다. 진짜 문제가 뭔지 프로브가 알려준다.
프로브 없으면 일 못 한다
웹 개발자 친구들 부럽다. 걔네는 브라우저 개발자 도구 열면 된다. 콘솔 로그 찍으면 된다. 디버거 붙이면 된다.
나는 printf도 안 될 때가 있다. UART 핀 없으면 못 쓴다. 디버거 붙이면 타이밍 바뀐다. RTOS 멀티 태스킹 환경에서 브레이크포인트 걸면 다른 태스크가 영향 받는다.
그래서 프로브다. 비침습적이다. 신호 관찰만 한다. 시스템 동작 안 바뀐다. 타이밍 그대로 본다. 진짜 상황 본다.
프로브 선택도 중요하다. 10배 프로브 써야 한다. 1배는 입력 임피던스 낮아서 신호 왜곡된다. 고속 신호는 Active 프로브 써야 하는데 비싸다. 한 개에 200만원.
접지도 중요하다. 긴 접지 클립 쓰면 노이즈 잡힌다. 짧은 스프링 쓴다. 접지 루프 최소화. 파형 깨끗해진다.
트리거 설정도 익숙해져야 한다. Edge, Pulse Width, Setup/Hold. 프로토콜 디코딩도 쓴다. I2C, SPI, UART 자동 해석. 편하다.
요즘은 Logic Analyzer도 쓴다. Saleae. 8채널, 디지털 신호 동시에 본다. 프로토콜 여러 개 섞였을 때 좋다. 근데 아날로그는 못 본다. 그래서 오실로스코프도 필요하다.
새벽 1시, 파형 보다가 발견한다
양산 일정 2주 남았다. 펌웨어 베타 테스트 중이다. 간헐적 리셋 현상 있다. 재현이 안 된다. 30분에 한 번씩 랜덤하게 리셋된다.
로그 없다. 리셋되면 다 날아간다. Watchdog은 아니다. 꺼놨다. Hard Fault도 아니다. 핸들러 안 탄다.
전원 문제 의심했다. 오실로스코프 켜고 3.3V 라인 모니터링. 트리거를 하강 엣지로 설정. 3.0V 이하 떨어지면 캡처.
보드 돌린다. 한참 기다린다. 20분 지났다. 파형 떴다. 3.3V에서 2.8V까지 순간 떨어졌다가 복구. 100µs 정도. 리셋 전압이 2.9V. 그래서 리셋된 거다.
원인 찾아야 한다. 전원 노이즈다. BLE 송신할 때 순간 전류 증가. 20mA에서 80mA로 튄다. Decoupling Cap이 부족하다.
회로도 본다. 3.3V 라인에 10µF 1개. 부족하다. 100nF 세라믹 캐패시터 추가해야 한다. MCU 가까이.
민수 선배한테 말했다. “3.3V 라인에 100nF 추가 필요해요. BLE TX 때 노이즈 있어요.”
“파형 봤어요?”
“네. 캡처했어요. 2.8V까지 떨어져요.”
“알았어요. 다음 리비전에 넣을게요.”
리비전 기다릴 수 없다. 납땜했다. 100nF 캐패시터 MCU 바로 옆 GND-3.3V 사이. 플럭스 닦고 테스트. 2시간 돌렸다. 리셋 없다. 파형도 안정적이다.
프로브로 문제 찾고, 프로브로 해결 확인했다. 없었으면 못 찾았다.
퇴근 못 했다. 새벽 2시. 그래도 찾아서 후련하다.
이제 손의 연장이다
5년 하다 보니 프로브가 자연스럽다. 마우스처럼. 키보드처럼.
보드 보면 어디에 프로브 댈지 안다. 클럭 신호, 데이터 라인, 인터럽트 핀. 파형 보면 뭐가 문제인지 느낌 온다.
신입 때는 몰랐다. 파형 봐도 뭔지 모르겠고, 뭘 측정해야 할지 몰랐다. 선배들이 “여기 프로브 대봐” 하면 시키는 대로 했다.
지금은 안다. 타이밍 문제면 여러 채널 동시에 본다. 전원 문제면 AC 커플링 켜고 노이즈 본다. 프로토콜 문제면 디코더 쓴다.
후배한테도 가르쳐준다. “printf만 믿지 마. 파형 봐야 돼.”
“네, 선배님. 근데 어디를 봐야 하나요?”
“일단 의심되는 신호부터. 클럭이면 클럭, 데이터면 데이터. 동시에 여러 개 보면 상관관계 보여.”
후배가 프로브 들고 있는 모습 보면 신입 때 내 모습 같다. 어색하게 들고, 접지 클립 어디 물릴지 헤맨다. 시간 지나면 익숙해진다.
프로브는 도구다. 하지만 단순한 도구 아니다. 보이지 않는 세계를 보여주는 창이다. 전자 신호의 세계. µs 단위의 세계. Low 레벨의 진실.
책상 서랍에 프로브 5개 있다. 10배 2개, 1배 2개, 고주파용 1개. 다 쓴다. 프로젝트마다 필요한 게 다르다.
회사 장비실에 예전에 쓰던 아날로그 오실로스코프 있다. Tektronix 옛날 모델. 지금은 안 쓴다. 디지털이 편하다. 캡처하고, 저장하고, USB로 빼고. 그래도 가끔 아날로그 화면 보면 감성 있다.
장비는 계속 좋아진다. 예산 싸워서 이번에 200MHz 모델 신청했다. 승인 나면 4채널, 디지털 16채널 Logic Analyzer 포함. 기대된다.
프로브 쥐면 일할 준비 됐다는 느낌. 이제 내 손의 일부다.