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2018年1月10日 (水)

micro:bit用Arduino環境にてrtcの精度が悪い - その対策

micro:bit をArduino環境で利用しています。
時計を実装したいと思い、mbed用の下記のライブラリを参考にしてやってみました。

参考にしたサイト
・Francis Schumacher /  nrf51_rtc
https://os.mbed.com/users/fxschumacher/code/nrf51_rtc/
・Francis Schumacher /  nRF51_rtc_example
https://os.mbed.com/users/fxschumacher/code/nRF51_rtc_example/file/c1f06d0a5e11/main.cpp/

一見、ちゃんと動作していると思いつつ、放置すると徐々に時間が進んでしまいます。
誤差を測定すると私のmicro:bitでは5%も速く時間を刻みます。
(誤差はmicro:bitの個体ごとに異なると思います)

Photo

原因を調べるとArduinoのrtc(リアルタイムクロック)に供給されているクロックソース
LFCLKSRC32.768 kHz RC oscillatorに設定されていました。

micros()、millis()、delay()ではrtc1が利用されており、これらも5%進んでしまいます。
このズレは、micros()、millis()、delay()でパルス幅の生成や測定を行っている場合には
影響を受けるかもしれません。

改善方法として、LFCLKSRCに指定するクロックソースを
16MHz crystal oscillatorをベースにしている LFCLK synthesizerに設定します。
RCオシレータよりクリスタル・オシレータの方が当然精度が良いですね。

具体的には、setup()の頭でLFCLKSRCのクロックソースを次のように設定します。

void setup() {
  NRF_CLOCK->TASKS_LFCLKSTOP = 1;
  NRF_CLOCK->LFCLKSRC = 
    (uint32_t)((CLOCK_LFCLKSRC_SRC_Synth << CLOCK_LFCLKSRC_SRC_Pos) &
    CLOCK_LFCLKSRC_SRC_Msk);
  NRF_CLOCK->TASKS_LFCLKSTART = 1;
   ・・・・

実際に試したところ、当初の5%よりもかなり改善されました。
一晩放置して誤差を調べてみます。

別の方法として、コンパイルオプション -DUSE_LFSYNTを付けることでも対応出来ます。
Arduinoのローカル設定ファイル platform.local.txtを
AppData\Local\Arduino15\packages\sandeepmistry\hardware\nRF5\0.4.0\に作成して
  compiler.c.extra_flags=-DUSE_LFSYNT
  compiler.cpp.extra_flags=-DUSE_LFSYNT

を定義で対応でいけると思います。

2018/01/11 追記


改善を施した場合の誤差は0.6%でした。
24時間で8分ずれます。思ったほど精度が改善できませんでしたが、
まあ、効果はあるのでこれで良しとします。

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