お勧めのマイコンボード

お勧めのマイコンボード教えてください。
マイコンを使って図のようなシステムを考えています。 物体を発射させ、物体がレーザーを横切った時を記録して、時間差を計測するというシステムです。クロックはマイコンからのものを考えています。
最初は物体の自由落下の測定から始めたいと考えています。
そこでマイコン初心者でも上記のシステムが構築できるような、できればやさしめのマイコンボード教えてください。(条件を満たせば学習キットで)
マイコンボードには外部入力の出来る割り込みのポート、マイコンボード上には結果を見ることができる液晶がほしいと思っています。また、USBなどを通してパソコンとの通信が出来るもので。
回答お願いします。

No.5 ベストアンサー 回答者： AsanoNagi 回答日時： 2010/12/14 21:49

一例としてちょっと探してみました。

（ただし、自分自身の守備範囲で）
簡単に使えるかどうかは何とも言えませんが、このあたりが必要スペックになるのじゃないかなと思います。

Renesas Starter Kit for R8C/27
http://japan.renesas.com/products/tools/introduc …

※USBはないけど、RS232C レベル変換を含めたシリアルポートはある（コネクタは無し・買ってきて半田付け）
※LCDも付属しているらしい。

ドキュメントは以下の通りです。
雰囲気はつかめると思います。
まずは、チュートリアルは確実に押さえましょう。
http://japan.renesas.com/products/tools/introduc …


・測定誤差 0.2μs以下
・測定粒度（精度） 0.05μs
・マイコンへのタイミング入力信号は、min 0.15μs信号を保持すること
・16bitカウンタを使用して測定するため、計測時間は max 6.4ms
※タイマRCのオーバーフロー割り込みを、他のタイマの割り込み入力として使用すれば、
長時間の計測可能（１段で、max 816ms, ２段でmax 208s）

これらは、比例関係にあるので、タイミングの信号保持時間を長くすることができれば、もう少し精度を落とすかわりに、計測時間を延ばすことができます。

※インプットキャプチャ機能を使用して計測するため、マイコンへのタイミング入力はデジタル信号であること。
　これは大切です。
　マイコンのハードウエア機能でストップウォッチのような動作をしていますから、そのタイミングになるタイミング信号は、きれいなデジタル信号（つまりは、方形波）であることが必要です。
　特に、２入力までなら、バッファリングしてくれるので割合処理が簡単なのですが、タイミング信号が三角波だったりエッジ部分にノイズが含まれていたりすると、ノイズの間の時間を計測してしまいます。
　このあたりは、事前にオシロスコープなどで波形を確認することが必要です。

※マイコンへのタイミング入力の遅延誤差は含まない。
※基板上の水晶発振子の誤差は含まない。

　上述のノイズと関連して、マイコンが持っている「デジタルフィルタ」の機能で対応することも可能ですが、デジタルフィルタを使うと、その分、反応が遅れます。
　また、最短信号保持時間もその分長くなります。

HEW があるということだった気がするので、E8a もあるのなら、北斗電子の
BB32A276SNF
でもかまいません。

http://www.hokutodenshi.co.jp/80/TinyBB32R8C32_s …

こちらは、LCD なしで、シリアルポートもRS232Cのケーブルから自作する必要があります。

・マイコンのクロックを、内部発振から外部の水晶に切り替えて、
・入出力ポートの初期化を行って、
・タイマの初期化を行って（インプットキャプチャの設定も）
・スイッチが押されるのを待つ（押されたら計測モード開始）
・この間で、タイミング信号が入れば、そのときのカウンタ値が保持される
・終了ボタンが押されるまで待つ（２つタイミング信号が入ったことをソフトで認識するのは難しいから）
・カウンタ値を比較して、経過時間を算出する
・経過時間を文字に置き換える
・文字列に変換したものを、シリアルポート経由で送信する

こんな感じの処理になります。
それぞれ、アプリケーションノート
http://japan.renesas.com/products/mpumcu/r8c/r8c …

にサンプルプログラムと説明があるので、それを参考にプログラムを組み立てることになります。

No.6 回答者： AsanoNagi 回答日時： 2010/12/17 08:45

No.5 訂正です。

> ・16bitカウンタを使用して測定するため、計測時間は max 6.4ms
> ※タイマRCのオーバーフロー割り込みを、他のタイマの割り込み入力として使用すれば、
> 長時間の計測可能（１段で、max 816ms, ２段でmax 208s）

これは間違いです。カウント粒度が 0.05μs なので、それぞれ 1/2 になって、

・16bitカウンタを使用して測定するため、計測時間は max 3.2ms
※タイマRCのオーバーフロー割り込みを、他のタイマの割り込み入力として使用すれば、
長時間の計測可能（１段で、max 408ms, ２段でmax 104s）

が正解です。

と、これだけでは何なので、

入力２チャンネルで、インプットキャプチャを使うと、それぞれの入力が発生した、16bitタイマ（というか、用途としてはカウンタ）のカウント値を取得することができます。
ただ、最初の入力と、カウント値 = 0 を同期させることはまずできないので、
入力１のカウント値 = c1
入力２のカウント値 = c2
が取得されることになります。

ここで、
・必ず、入力１ → 入力２の順番で信号が入力される。
・その間隔は、カウント値粒度の 0x10000 未満（16bit なので）
という条件下で、

unsigned short c1, c2;
// ここでカウント値取得
if (c1 < c2) 経過時間 = c2 - c1;
else 経過時間 = ((c1 - c2) + 0xffff) + 1;
で、16bit分を計時することができます。

このロジックは、「入力１・入力２の間に、16bit カウンタのオーバーフローはたかだか１回しか発生しない」という条件を前提としています（だから、その間隔は 3.2ms 以内）
一方で、16bitカウンタのオーバーフローの度に、他のカウンタをカウントアップするという設定ができます。
これを併用すれば、「16bit カウンタのオーバーフローが 255回まで（１段）」という条件まで運用可能になります。

No.4 回答者： KEN_2 回答日時： 2010/12/09 23:12

暫らく静観していました。

＞物体を発射させ、物体がレーザーを横切った時を記録して、時間差を計測するというシステムです。
もしかして、レールガンの弾丸発射速度を測定されるのではないでしょうね？
『自由落下させる物体』などでの低速では無い、マッハに近い初速度を計測して、多段加速のトリガに利用する目的では・・・・・？

通常のシステム検討の手順は、No.2さんも触れていますが、t1－t2のΔt測定時間の分解能と測定精度で方式・仕様が決定されます。
マッハであれば約0.3mS/10cmで通過するので、マイコンで処理する以前に10μS以下の周期でカウントする高速カウンターが必要になります。
マイコンやPCで処理する方法は、その後のデータ処理の方法で豊富に便利な機材がありますので、入・出力仕様・計測範囲・分解能・精度を決定してからマイコン・PC類は選択するのです。
これが、製品設計のイロハの手順で、マイコン・PCの決定は重要ではないのです。
　

No.3 回答者： AsanoNagi 回答日時： 2010/12/09 21:51

ちなみに、マイコンボードの方ではないですが、マイコンボードのシリアルＩＯとUSBの変換は、下記のようなものをよく使っています。

ストロベリーリナックスの、
TTL-232R-3V3
http://strawberry-linux.com/catalog/items?code=5 …
（ただし、信号レベルは 3.3V 限定）

ＵＳＢ→シリアル変換モジュール［ＣＰ２１０２］
http://strawberry-linux.com/catalog/items?code=5 …
（こちらは、TTL レベル対応。3.3V でも動いた気がする）

No.2 回答者： AsanoNagi 回答日時： 2010/12/09 21:08

あのですね……。

結局、マイコンボードが認識しなければならないパルスの幅は最小でどのくらいですか？
そして、２つのパルスの幅はどのくらいですか？

自由落下させる物体の大きさはどのくらいですか？（これが、パルス幅に影響する）

そういう条件の方がはるかに大切なのです。
液晶がなくても、デバッガで値の確認はできます。
USB がなくても、シリアルポートの出力さえあれば、変換ボードはあります。

でも、「簡単な学習キット」で、パルス幅が短すぎて認識できなかったり、必要な時間精度が出せなかったりすると、どうあがいても無駄です。

さて、実際に、フォトダイオードなりを使って、パルスの測定をしてみると言うことでしたが、その結果はどうでしたか？

そこから、パルス幅などは決定できますよね。
マイコンの選定はそれからです。

まあ、一番高速な学習キットを使うというのも手ではありますが。

No.1 回答者： sunspot_number 回答日時： 2010/12/09 18:09

これは回答ではなくてあくまでもアドバイスでしかありません。

以下の文章の中には疑問文がありますが、それに回答を頂いても、私がそれに対しての反応はどうそ期待なさらないで下さい。あくまでもあなたのこのご質問に対して、それをご覧になった多くの方が解答を寄せるのに参考になればと思っての書き込みです。

あなたの同じ質問をこれまでにも拝見しています。
回答が付かないのはもっと状況説明が要るような気がします。

例えば、
あなたがどういう立場の人なのか？　学生ですか？
あなたがマイコンに対してどの程度のレベルなのか？
USBをどの程度理解しているのか？
普段、「トランジスタ技術」他、マイコン関連の技術雑誌等を読んでいらっしゃいますか？
そういう雑誌を読んでいれば自分で探せるはずです。
あと、幾らでも検索を使えば自分で探せると思います。
学習用のマイコンボードを出しているメーカーも幾つか在りますが、出来るだけ新しいＣＰＵを使っているのを選ばないと、壊れたときに修理出来なくなります。
ソフト開発の環境が揃っているのチェックは大事です。もちろんトータルコストも大事な判断材料ですね。

希望するマイコンボードが見つかっても、最終的にはソフト開発の技術に掛かってきます