SDCARD ATMEGA168

　 データロガー　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 vega　　2007.12.18～
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　改定　2008．1　.3　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　改定　2012．6　.9　　　

　　　　　いかがでしょうか、一家に一台データロガー！！

【データロガー】

　　　　　　マイコン（ＡＶＲ）を使用した、自作データロガーです。　
　　　　　　ＳＤカードに記録するので測定にパソコンが不要です。電池で長時間動かすことも可能です。
　　　　　　ＳＤカードをパソコン接続し、データを取り込みができます。Excelを使用しグラフにすることも簡単です。

　　　　　　６チャンネルの電圧データが記録できます。　ＳＤカードに記録するので長時間の記録が出来ます。
　　　　　　温度の記録、測定器の記録など、さまざまな用途に使用できます。

　　　　　　ＳＤカードの部分はこれをベースにしました。　　
　　　　　　https://ss1.xrea.com/vega.s58.xrea.com/astro/mirror/avr-sdcard/avr-sdcard.htm
　　　　　　ＳＤカードのアクセスはすでに出来ていたので、データの蓄積の部分（ソフト）を作りました。

　　　　　　ＳＤカードアクセスのは、chanさん作成のシステムを流用しています。
　　　　　　http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_j.html

　　　　　　回路図　　https://ss1.xrea.com/vega.s58.xrea.com/astro/mirror/avr-sdcard/logger.gif 　　Ｖｅｒ1.0

　　　　　　回路図　　https://ss1.xrea.com/vega.s58.xrea.com/astro/mirror/avr-sdcard/logger2.gif　　Ｖｅｒ2.0
　　　　　　　　　　　　　　　ＳＤカードソケット
　　　　　　　　　　　　　　　　　９，１０ピンは使用してないので配線の省略可能。
　　　　　　　　　　　　　　　　　１，２ピンで電源制御は実質してないので、電源つなぎっ放しでも問題ない。　
　　　　　　　　　　　　　　　シリアルポートは、パソコンでモニターしなければ、省略可能。
　　　　　　　　　　　　　　　ＡＤ変換の基準電圧は、外から供給するよりマイコンの電源を使用する方が良い。　

　　　　機能など

　　　　　　　　　　① 　ＡＤ変換の測定チャンネル　最大６チャンネル
　　　　　　　　　　②　ロギング（測定）の周期　１０ms単位で指定　　最大９９９９秒　最小不明
　　　　　　　　　　③　測定結果のファイル（ファイル番号のようなもの）は、最大１００個
　　　　　　　　　　　　　log00.txt　～log99.txt　　　マイコンリセットの度にサイクリックに使用　
　　　　　　　　　　④　ファイルは、ＦＡＴの形式でＦＡＴ１２又はＦＡＴ１６（ＦＡＴ３２には対応していません）

　　　　　　　　　　⑤　動作条件は、ファイルで指定（config.txt）
　　　　　　　　　　　　ここをパソコンで書き換えれば、動作条件を変更できる
　　　　　　　　　　⑥　ロギング間隔（100ms単位）は、config.txtにより微調整（校正）可能
　　　　　　　　　　　　実績として、１０秒間隔の記録で５時間動作して、４秒以内の誤差
　

　　　　　　　config.txtの設定内容
　　　　　　　　　　①　ログファイルのスタート番号
　　　　　　　　　　② 　ログ間隔　　１０ms単位で　９９９９．９９sec　まで　
　　　　　　　　　　② 　測定チャンネル数
　　　　　　　　　　④ 　シリアルポートのデータ出力有無　（パソコンで動作確認）　

　　　　　　　消費電流は不明（測定してない）
　　　　　　　ＳＤカードの書き込みは、１回のロギング毎にファイルの後始末（ファイルクローズ）しますから、いきなりの電源断でも
　　　　　　　データが残る確立大です。
　　　　　
　　　　　　　欠点　　
　　　　　　　　　　①　クロックは、内臓８ＭｈｚのＣＲ発振器を使用し、しかもロガーの単位は100msは、近似値を使用しています。
　　　　　　　　　　　　絶対的な精度は期待できません。
　　　　　　　　　　②　記録の間隔が１秒以下の短い間隔の測定は、考慮していません。
　　　　　　　　　　　　ソフトをその為に改造すれば、それなりに効果があると思います。

　　　　　　　ファームのダウンロード
　　　　　　　　　　　　ｌｏｇger1　 2008.01.2　まだエラー処理がいい加減です。 0ch　が記録されません。

　　　　　　　　　　　　ｌｏｇger2　 2008.01.3　まだエラー処理がいい加減です。 0ch 記録ＯＫ。
　　　　　　　　　　　

ヒューズは､こうなっています｡
C:\combin>avrsp -pb4 -rf -w Detected device is ATmega168. 　Low: 11100010 　　　\|\|\|\|++++-- CKSEL[3:0] Clock source selection 　　　\|\|++-- SUT[1:0] Startup time 　　　\|+-- CKOUT (0:Output system clock on the CLKO pin) 　　　+-- CKDIV8 Clock division ratio (1:1/1, 0:1/8) 　High:11-11111 　　　\|\|\|\|\|+++-- BODLEVEL[2:0] (111:Disabled, 110:1.8V, 101:2.7V, 100:4.3V) 　　　\|\|\|\|+-- EESAVE (Retain EEPROM at chip erase 1:No, 0:Yes) 　　　 \|\|\|+-- WDTON (1:WDT normal, 0:WDT always on) 　　　\|\|+-- SPIEN (1:Disable ISP, 0:Enable ISP) Available only in Parallel mode 　　　 \|+-- DWEN (On-Chip debugging via RESET pin 1:Disable, 0:Enable) 　　　+-- RSTDISBL (RESET pin 1:Enable, 0:Disable(PC6)) 　Ext: -----001 　　　　　　\|\|+-- BOOTRST Refer to data sheet 　　　　　　++-- BOOTSZ[1:0] *Refer to data sheet Cal: 142
HIDaspx　＋　ihidspx-GUI での　読み出し結果です。　　Lo :　E2 　　Hi :　 DF 　　Ex :　F9

基板に電源と、外部からＡＤ変換の基準電圧のコードを接続します。

黄色と白のクリップ（？）で電圧を測定したいところへ接続します。

写真で差し込んであるのは、１６ＭＢのＳＤカード。

これはニッケル水素電池を放電したときの電池

の電圧です。

２秒毎に測定しています。Ｅｘｃｅｌで加工しています。

　ロギングしたデータは、ＳＤカードにこのような形でデータが格納されます。　デジタル値そのまま記録しています。
　左端は開始からの時刻で、hh:mm:ss　（時分秒）の形式です。　

00:00:00 1023 1023 1023 1023 1023 1023 00:00:05 1023 1023 1023 1023 1023 1023 00:00:10 1023 1023 1023 1023 1023 1023 00:00:15 1023 1023 1023 1023 1023 1023 00:00:20 1023 1023 1023 1023 1023 1023 00:00:25 1023 1023 1023 1023 1023 1023 00:00:30 1023 1023 1023 1023 1023 1023 00:00:35 1023 1023 1023 1023 1023 1023 00:00:40 1023 1023 1023 1023 1023 1023 00:00:45 1023 1023 1023 1023 1023 1023 00:00:50 1023 1023 1023 1023 1023 1023 00:00:55 1023 1023 1023 1023 1023 1023 00:01:00 1023 1023 1023 1023 1023 1023 00:01:05 1023 1023 1023 1023 1023 1023 00:01:10 1023 1023 1023 1023 1023 1023 00:01:15 1023 1023 1023 1023 1023 1023 00:01:20 1023 1023 1023 1023 1023 1023 00:01:25 1023 1023 1023 1023 1023 1023 00:01:30 1023 1023 1023 1023 1023 1023 00:01:35 1023 1023 1023 1023 1023 1023 00:01:40 1023 1023 1023 1023 1023 1023 00:01:45 1023 1023 1023 1023 1023 1023 00:01:50 1023 1023 1023 1023 1023 1023 00:01:55 1023 1023 1023 1023 1023 1023 00:02:00 1023 1023 1023 1023 1023 1023

　ＡＤ変換は、６４回の平均で求めています。
　デジタル値は、０～１０２３　までの値になります。実際の電圧に変換する場合は、基準電圧（vref）が、１０２３に対応します。
　１０２３以下は、比例関係より計算します。　ＡＤ変換した値がｄの場合
　測定値　＝　Ｖｒｔｆ　*　ｄ/1023　　で求めます。

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シリアルポートには、測定値が出力されるのでパソコンでモニターできます。　
測定値の後の　/op= 0 /wr= 0　が出ていればＳＤカードの書き込みが上手く行っています。

** OK ATMEGA168 SD CARD (disk_read, etc) & (f_read, f_write, etc) ** 0 =t_mount res= 0 f_open2 res= 0 / f_read cntl res= 0 read size = 24 f_close cntl res= 0 f_mount res= 0 =t_mount res= 0 f_open2 res= 0 config update res= 0 f_close cntl res= 0 f_mount res= 0 =t_mount res= 0 f_open gen data res= 0 / f_write gen res= 0 f_close2 res= 0 f_mount res= 0 fno= 3 00:00:00 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:00:05 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:00:10 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:00:15 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:00:20 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:00:25 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:00:30 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:00:35 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:00:40 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:00:45 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:00:50 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:00:55 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:01:00 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:01:05 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:01:10 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:01:15 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:01:20 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:01:25 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:01:30 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:01:35 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:01:40 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:01:45 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:01:50 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:01:55 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:02:00 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:02:05 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:02:10 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:02:15 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:02:20 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:02:25 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:02:30 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:02:35 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:02:40 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:02:45 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:02:50 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:02:55 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:03:00 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:03:05 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:03:10 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:03:15 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:03:20 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:03:25 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:03:30 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:03:35 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:03:40 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:03:45 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:03:50 ch0:1023 ch1:1023 ch2:1023 ch3:1023 ch4:1023 ch5:1023 /op= 0 /wr= 0 00:03:55 ch0:1023 ch1:1023 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　　　　　　　基板製造

　　　　　　　　　ＳＤカードソケットの回りは、少し細かい半田付けの必要があります。
　　　　　　　　　プロテクトＳＷや挿入有無のＳＷ、電源制御を使用しなければ配線が大分減ります。
　　　　　　　　　又　ＵＰしたファームは、内部の８Ｍｈｚを使用していますが、精度を上げたい場合は、外部の水晶発振子を
　　　　　　　　　使用すれば、精度が上がります。　もちろんソース変更が必要です。
　　　　　　　　　ＳＤカードのソケットは、秋月電子で購入（￥１５０）可能。
　　　　　　　　　データロガー専用にする場合は、ソケットを基板に直付けしたほうが良いと重います。

　　　　　　　ファームウエア

　　　　　　　　　　Ａｔｍｅｇａ１６８ならばファームをそのま使用できますが、他のもの（Ｈ８、ＳＨ２、ＡＶＲのその他）を使用する
　　　　　　　　　　場合は、chanさんのサンプルをベースにコンバートすれば、可能と思います。　
　　　
　　　　　　　使い方　　　

　　　　　　　　　a）　フォーマットしたＳＤカードを挿し電源を入れる、config.txt（ロガーの設定データ）は自動的に生成され
　　　　　　　　　　　５秒毎に6chのデータが記録がされる。

　　　　　　　　　　　LEDの動作
　　　　　　　　　　　　　①　正常動作
　　　　　　　　　　　　　　　電源を入れると､LED2が1秒間程度点滅した後、消灯する。
　　　　　　　　　　　　　　　このタイミングで、LED3は、LED2の点滅時には、点灯（点滅ではない）し、その後消灯する。　

　　　　　　　　　　　　　　　ロギング時は、ＬＥＤ２、LED3が５秒毎（初期状態では）にフラッシュする。
　　　　　　　　　　　　　　　LED２とLED３のフラッシュのタイミングは、LED２の後一瞬送れてLED3がフラッシュする。

　　　　　　　　　　　　　②　異常動作例（SDカード実装しない場合）
　　　　　　　　　　　　　　　　電源を入れると、LED２は、点滅も点灯もしない。
　　　　　　　　　　　　　　　　LED3は、点灯したまま。

　　　　　　　　　　　ＳＤカードのフォーマットは、専用のがあるので再フォーマットする場合はそれを使用した方が
　　　　　　　　　　　良い。　　　　　　　　　　http://panasonic.jp/support/audio/sd/download/sd_formatter.html　　
　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　大事なデータが入ったＳＤカードは、使用しないほうが安全と思います。

　　　　　　　　　　　シリアルポートからも、ＳＤカードが記録されるデータと同じ内容が出力されるのでパソコン等でモニターできる。

　　　　　　　　　b）フラシュしないタイミングでＳＤカードを抜き、パソコンで読んでみる、

　　　　　　　　　　　２個のファイルが作成されいるはず。（中身も）
　　　　　　　　　　　　　config.txt　　　　　（設定データ）
　　　　　　　　　　　　　log01.txt 　　　　　（ロギングしたデータ）　　　

　　　　　　　　　ｃ） config.txt　を　変更すれば　ｃｈ数や　ロギング周期を変更できる。
　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　初期状態はこのようになっている
　　　　　　　　　　　　01 000500 YYYYYY Y 0005
　　　　　　　　①　②　　　③　　④ 　⑤
　　　　　　　　
　　　　　　　　① 次回起動時に使用するファイル（番号）
　　　　　　　　　ここの二桁（xx）がlogxx.txt　に対応する。　起動するたびに数字が大きくなり
　　　　　　　　　９９の次は００になる。
　　　　　　　　　logxx.txt　が存在しない場合は作成され、存在する場合は、前の内容が消滅する。

　　　　　　　　② 測定周期　１０ms単位の数字６桁
　　　　　　　　　　ここを微調整すれば、周期の校正ができる。
　　　　　　　　　　誤差は、パソコンでシリアルポート（ＣＯＭポート）で表示させるれば分かる。
　　　　　　　　　　実際の時間より遅れる場合は、数字を小さくし、進む場合は大きくする。

　　　　　　　　　　たとえば、001000 として、１時間で３０秒進んでいる場合は、
　　　　　　　　　　1000*30/3600=8.33 であるから　　001000　を　001008とすれば良い。

　　　　　　　　　　実例として１０秒周期で　001014で誤差が最小になった。ここ場合⑤は、0010　とする。
　　　　　　　　　　当然チップの個体により異なり、温度によっても変わる。
　　　　　　　　　
　　　　　　　　③ 測定するチャンネル番号を選択する。左端は５チャンネルで、右端は０チャンネル。
　　　　　　　　　Ｙ（大文字）することでそのチャンネルが測定され記録される。
　　　　　　　　　　たとえば、　ＹＹｎｎｎＹ　とすれば、5ch、4ch、0ch　が記録される。

　　　　　　　　④ ここをＹとすれば、ＳＤカードに記録する内容が、シリアルポートに出力される。
　　　　　　　　　Ｙ以外にすれば、無駄が省かれ測定周期１秒以下の場合に有効かも。

　　　　　　　　⑤ 表示上の記録周期　　　４桁で秒単位
　　　　　　　　　 ②と同じ（校正時は少し異なるが）にする。　

　　今後直すとしたら

　　　　　　①　クリスタル発振子を使い、時計の精度を上げる。
　　　　　　② 　記録方式を変え、短い測定周期を可能にする。
　　　　　　　