パワーメーター２０１９で使っている、これから使うものの割り込みタイマーの精度を全部測定してみました。（ＧＰＳ基準でのズレ時間）
結論として、マイコン内蔵のクロックでＡＤＣなど時系列データ処理をしてもタイマー精度が悪いので他のＣＰＵや計測器、ＰＣと同期させるデータとしては使い勝手が悪いのと信頼性が劣ることが分かりました。ですので
信州ＭＡＫＥＲＳでは、パワーメーターの計測に使うＣＰＵにはすべてＴＣＸＯ１ｐｐｍ以下のクロックの外部発振器をつけることにしました。
●計測方法（オシロとＧＰＳモジュールがあればＯＫです）
青がＧＰＳの１ｐｐｓ信号で、屋外に出したＧＰＳから線を伸ばしてオシロに接続して立下りエッジでトリガーをかけます。黄色が測定対象のクロック波形で、1秒もしくは、整数倍で1秒になる周波数ならＯＫです。
最初にＧＰＳと対象物エッジ間の時間を測定しておいて、時間をおいて観察します。、１ｐｐｍ以下のＴＣＸＯだと3時間くらい測定しないと,msecの誤差がでてきません、一般のマイコン、電子機器などは、数ｐｐｍから数百ｐｐｍなので数分から30分以内で大きな誤差がでるので、すぐｐｐｍがわかります。ＰＰＭの基礎的解説ブログはこちらにあります。感謝
●結果
| ＣＰＵ/外部発振器 | SPEC/条件 | ｐｐｍ（１０＾６百万分の一） |
| RV-8803-C7 (多摩デバイスの 高精度ＲＴＣモジュール） |
1.5ppm以下（２５℃±1.5ppm)
方形波出力では1Hzのみ温度補償が効いていて１０２４Ｈｚ，３２．７６８Ｈｚは温度補償が効いてないので、１Ｈｚ未満の測定では使えない。
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０．６３ｐｐｍ
（19℃で3時間経過後にＧＰＳ1pps1信号エッジから6.8msecずれた） マルツでピッチ変換基板に実装されたものが980円で売ってます。 温度環境を25℃付近に管理すれば０．２ｐｐｍまでいくそうです。 |
| Max DS3231SN
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2ppm以下
Ａｍａｚｏｎで大量に販売していますが、ＩＣに2種類あってDS3231SNとDS3231Mがあります。 特徴：上記RV-8803-C7では、方形波出力の温度補償が1Hzでしか効いてないのですが、DS3231SNは、32.768Hz自体に温度補償が効いているのでこれを基準周波数で分周するすべての周波数が高精度となるので使えます。稀な仕様ですので、
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０．７０ｐｐｍ
※お値段200－300円でこの性能はうれしいですね。大量に買って、ＩＣだけ取り出したほうがＩＣ単体買うより安いです。
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| 高性能マイコン ＮＵＣＬＥＯ Ｆ４４６ＲＥcortexM4 １８０ＭＨｚの高性能マイコンのクロック実力を測定しました |
ＲＴＣ機能があるので水晶振動子をつければいいのですが、時計用途しか使えないので今回は、内部の割り込みタイマー（多分トリムしたＣＲ型） １％精度（10000ppm）とうたってます  |
１６ｐｐｍ ※オシロでみてると毎秒ずれていくのがわかりました、15分で打ち切りしました。(15分で１４．５msecずれた） |
| 極悪ＣＰＵ
ＳＴＭ３２Ｆ１０３Ｃ８Ｔ６ 間違って10個も買ってしまったが、外部発振器で何とか使えるが内部発振器がないととんでもないデータがでてくる恐ろしいＣＰＵです。 |
 これは、ズレが大きすぎて測定不能です。オシロをスタートさせた瞬間から毎秒１ミリくらいずれて３分でオシロ画面からはみ出してしまいました。
単に、時間スケールが狂っているだけでなくエッジが振動しながらずれていくので個別の周期も相当ばらついているとおもわれます。よくもこんな酷いＣＰＵ作ったもんだと思います。 |
７２２ｐｐｍ 右クランクと母艦用の2個測定しましたが、どれも1－3分で終わりでした。（3分で130msecずれました） これで計測したいたので怖くなりましたが、上記ＴＣＸＯを外部発振器として使えば、ＴＣＸＯの精度に近い値がでると思います。 |
●以後
ということで、今までのパワーメーターの基板を全部改造しなければならなくなったのでＶ２基板と呼ぶことにして、DS3231ＳＮを発発振器としてメインで使っていきます。使う周波数は、2進の分周都合で
時間精度管理がきちんとできるシステムを再構築します。来年が本格的に実走行するので、しっかりとしたものを冬を間に作っていきます。
