Arduino UNO R4 minima 電源供給方法でクロックが変わる#3

2025年5月9日：Arduino UNO R4 minima 電源供給方法でクロックが変わる#2 
この続き。

UNO R4の内蔵クロック、とりあえず判明していることは
　・USBでPCとつないだときはクロック精度が上がる。
　　　　水晶発振並みに
　・USBを外して外部電源にした時はクロック精度が落ちて
　　しまう。
　・外部電源のときは「HOCOUTCR」トリミングレジスタで
　　周波数を調整できる。
　・でも、USBにつないだ状態でHOCOUTCRを触ったら、
　　なんかおかしい。
この他、ジッタ(周波数の微少変動)の問題もあります。

気になるのは、USB接続時のHOCOUTCR操作。
これがどんなものか、テストプログラムを書いてみました。

　・D4ポートに内蔵クロックを分周して作った1MHzの方形波を出力。
　　この周波数をチェックして内蔵クロックの変化を見る。

　・D3ポートは32ビットのGPT1タイマーのクロック入力に。
　　ここにD4ポートが出す1MHzパルスを入れる。

　・D2ポートをGPT1タイマーのキャプチャ入力に。
　　外部から(正確な)1Hzのパルスを入力。
　　その↓エッジでカウント値をラッチ。
　　1秒周期なのでHz単位でカウント値が読める。

　・D8ポートはキャプチャのチェックに使える1Hzパルス。
　　でもHOCOUTCRを操作して周波数を変えると、この
　　パルスの周波数も変わってしまう。
　　1MHzパルスと同じ比で変化するので、D8→D2とつな
　　ぐと、HOCOUTCRが変わってもいつも1000000Hzジャスト
　　のカウント値が得られる。

UNO R4 minimaとの接続はこんな具合。

USBコネクタを外しても通信できるよう、D0ポートの
TXDでデータを出力しています。
　　SrealではなくSerial1で。

・制御スケッチ(ファイルタイプをtxtにしています)
　　　・ダウンロード - hoco_02.txt

HOCOUTCRを-10～+10まで変化させた時の1MHz周波数を
順次シリアルデータとして出力します。

・外付け電源のときのデータ。
　　　・ダウンロード - aux01.txt

・USB接続でのデータ。
　　　・ダウンロード - usb01.txt

それをグラフにすると

・外付け電源のとき

まっとうに変化しました。
それが、USB接続ではもうはちゃめちゃに。

ほぼ1MHzなんですが、ところどころで、タイミングか
なにかは不明ですが、とんでもない周波数が出ています。

これを見ての評価。
　　USB接続のときにHOCOUTCRを触ると、クロック周波数が
　　とんでもない値になることがある。

内蔵クロックを分周して作った1MHz、USB接続では
1MHzになるよう合わせ込みをしているようです。
しかし、HOCOUTCRをユーザーが変更すると、競合して
しまうようです。

HOCOUTCRの値は、書いたものがそのまま読み出されま
したので、USBでの周波数合わせではこれは触っていない
ようです。

ということで、
　・HOCOUTCRを触ってメインクロック周波数を
　　変えてはダメ。
　・クロック周波数の精度がいるのなら水晶発振子を
　　使うように。

が結論でしょうか。


ちなみに、1Hz信号発生回路はこんなの。


「ダイソーのミニケース」 に組んでます。


8ピンの小マイコンを使うとか、リアルタイムクロックICを
使うとか、あれこれ考えられますが、プログラムを組まなくて
も1Hzが得られる4060Bを使いました。
これの欠点。4060Bひとつだと出てくるのは2Hz。
もう1/2したいわけですが、それに何を使うか。

フリップフロップ4013や4027で1/2するのも手ですが、
ワンゲートロジックに「74LVC1G80」という5本足の
「D type FF」があるんで、これで1/2が作れます。
　　電源とGND。
　　クロック入力(立ち上がり)とD入力。
　　そして/Q(反転)出力。
反転出力というのが面白い。
何かのついでに買っておきますわ。