超高速データロギングに挑戦♪（車両慣性データ）

”車の位置／姿勢をロギングする”
と一言で言っても、利用する目的や内容、そして要求精度によってもソフト＆ハードの構成が変わってきます．低サンプリングデータを後に内挿するのか、あるいは高サンプリングで忠実に記録するのかは議論が分かれるところですが、後者の方がより統計的処理ができるので分析する側としては好まれます．


ググってみると気付きますが、市販のマイコンチップとお手頃なSDカードを使ってロガーを作ることは、それほど物珍しくないことに気付きます．物理センサやGPSデータ､ECUデータを低サンプリング（～５Hz）で保存することはそんなにハードルは高くありません．では、さらに１桁や２桁サンプリングレートを上げるにはどうしたらよいのでしょうか？

単純にSDカードに保存する間隔を短くすればいいんじゃない？　と思って実行してみましたが、実はSDカードに保存するプロセスは凄く遅いし（※1：１０～５０ms）ばらつきもあるため、短い間隔でデータを保存できないことが分かりました．流れてくるデータをいちいち相手にして保存していては解がないということです．
※１：マイコンで操作しやすいSPI方式の場合

ではどうすればよいか？　こんな方法を考えてみました．
簡単に言うと、AとBの２個のバケツを用意します．　高速で流れてくるデータをバケツAに流し込み一杯になるまで待ちます．バケツAが満たされたらすぐにデータの流れをバケツBに移します．それと同時にバケツAのデータをSDカードに保存する方法です．これをA/Bで繰り返します．この方法ならば、他方のバケツが一杯になるまでにSDカードとのやりとりを終わらせればよいことになります．　イラストにするとこんな感じ．

Fig.高速データロギングアルゴリズム 　　　　※マイコンのSRAM領域をバケツA/Bに割り当てます．

このやりとりをプログラムで表現するにはどうしたらいいんでしょう（TｏT；；
ちょっと悩みましたが、ほんの数行で実現できるようにしてみました．
※5msecの割込処理で実行します．

とってもシンプルなプログラムですが、その実力を見てみましょう．
２００Hzでデジタル６DOF-IMU（加速度／ジャイロ）データを取り込んでみました♪

※ センサ値の更新は４００Hz以上で更新されるためレスポンスとしては十分です．
※ロギングを終了するときは、両方のバケツをSDカードに流し込むだけ．
※数時間ロギングしましたがデータ欠損も皆無です．
※50Hz更新のGPSデータ（NMEA）も楽ちんでした♪


見た目はちっぽけなプログラムですが、非常に強力なアルゴリズムになっていることが確認できました（＾0＾／
データ量にもよりますが、数百Hz（～１０００Hz）のロギングも安いマイコンで実現できちゃいますネッ．
この方法を使えばSDカードだけでなく、例えば無線通信を使ったデータ転送にも応用できます．
ちなみに画像の左下のやつはBluetoothユニット．無線でPCとデータの送受信を行ってます♪

こういった慣性データと古典制御理論あるいは現代制御理論を組み合わせて、
何かオモチャを作ってみるのもおもしろそーだなぁ～

↓以前作った6DOFセンサを使ったお遊び動画↓