マイコンと加速度センサでタコメータを作る - 1. 現状

マイコン工作でバイク用のタコメータを作ろうとしています。

きっかけ

YAMAHA ドラッグスター250に乗っています。
このバイクにはタコメータ(エンジンの回転数メータ)が付いていません。
ギター用のチューナーで、ギターにクリップで挟んでその振動を拾うようなものがあり、似たようなことをすれば配線を引いたりせずとも(乗っけるだけで)タコメータを用意できるのではと思い、始めました。

方式

バイクに加速度センサを乗せて、その周波数成分から回転数が推定できるのではと考えました。
単純にピーク周波数を使うだけでは難しいかと思っていますが、前後の時間のデータを使うとか、なんとか工夫でうまくできないかと。
このあたりが面白そうポイントです。

構成

構成はこんな感じ。

Renesas社RXマイコンを使用
- 秋月で小さいボードが販売されていて、今までにも使ったこともあるので。
秋月の加速度センサモジュールを使用
- SPIインターフェースでマイコンと接続
- 最大3200Hzで加速度サンプリング可能
- バイクの回転数を測定できるだけのレートが必須なので、どれくらいのレートで測定できるかは重要。
aitendoのグラフィック液晶モジュールに回転数を表示
SDカードを搭載して、回転数推定アルゴリズム検証用の加速度データを記録
ユーザ操作用の押しボタン
USBで給電
- バイクにはUSBポートを用意しているので、ここから給電します。

回路図はEagleで書きました。

主な部品

リファレンス	品名	メーカー	備考
U1	RX220マイコンボード	秋月電子	RX232Cレベルコンバータの接続を改造する
U2	FT234X 超小型USBシリアル変換モジュール	秋月電子	ポリスイッチを350mA品に交換する
U3	3軸加速度センサーモジュール	秋月電子	搭載IC : Analog Devices社 ADXL345
SV1	1.8インチ液晶モジュール(SPI)[M018C7735S]	aitendo	14ピンピンヘッダをメイン基板上に実装、液晶モジュールには14ピンリボンケーブルを半分に切って半田付け裏にSDカードコネクタあり

ついでに、実装はユニバーサル基板上に手配線ですが、Eagleで検討。

今のところ、

ハードは作成済み
- タカチのプラスチックケースに詰め込みました。
RXマイコンのコンパイル、書き込み環境は整っている
- e2studioでコンパイル、ハードをPCにつないで、できた.motファイルをRFP(Renesas Flash Programmer)で書き込み
- コンパイラはgccを使用
  ルネサス純正コンパイラだと、ドライバ生成ツール(PDG)が使えるのはいいんですが、コンパイルサイズが128KBに制限されるので。実際、今回のプログラムは128KB超えました。
各機能(UART、SD、グラフィックLCD、加速度センサ、プッシュスイッチ)は使えるようになった
ファイルシステムも入ってます！
SDカードのファイル読み書きができます。 ChaN氏のFatFsを使わせていただきました。
FatFs 汎用FATファイルシステム・モジュール
UARTから一通りの機能確認はできる
FFT導入した！
大浦氏のライブラリを使わせていただいて、少し改造(固定小数点演算化)しました。
General Purpose FFT (Fast Fourier/Cosine/Sine Transform) Package
アプリケーションをある程度実装しました。
- モードを4つ用意、プッシュスイッチで切り替え
- 加速度ログ取りモード
  加速度センサーのデータをSDカードに記録するモードです。
- FFTモード
  加速度データをFFTして、グラフに表示するモードです。
  FFT結果をSDカードに残すこともできます。
- 設定モード
  加速度のデータレートなど、設定項目がいくつかあるので、それらを設定
- メーターモード
  これが最終目標。
  まだできてません（＾ω＾）