UNOR4_Chibi-T_EFI

Arduino UNO R4（RA4M1）/ 互換環境上で動作するエコラン車両用ECUプログラム

概要

• メイン周期処理: Routine
  • (AGTimerライブラリ AGTimer.init による24usec毎処理)
• 割り込み:
  • 車速入力: WH_PULSE_ISR
  • クランク角 A: Arduino attachInterrupt + ReadNe_ISR（パルスでクランク角更新）
  • カム角: G_PULSE_ISR
• 高速 GPIO: fastestdigitalWrite / fastestdigitalRead
• フリータスク: FreeRTOS
  • statusTask : Serial1 出力 100ms 周期 (10Hz) / SerialUSB 出力 500ms 周期 (2Hz)
  • 5ms 周期 mapConsoleTask : MAP 書き換えコンソール

ディレクトリ構成（抜粋）

• src/main.cpp : コアロジック
• src/map_store.cpp : MAP のダブルバンク保持と EEPROM 永続化
• src/map_console.cpp : USB シリアル経由の MAP 書き換えコンソール
• src/fastestdigitalRW.hpp : ボード別最速 GPIO
• tools/send_map.py : PC 側の MAP 転送スクリプト
• tools/strategy_sim.py : 加速・惰行パターンの走行シミュレータ（パラメータは tools/strategy/）
• document/motegi_strategy_2026.md : 2026 全国大会（もてぎ）の走行戦略
• lib/AGTimer_R4_Library : 周期タイマ
• platformio.ini : ビルド環境定義
• microSD/ : MAP 用 CSV（tools/send_map.py でそのまま転送できる）
• log/ : 記録例
• document/arduino-workflow.puml : PlantUML ワークフロー図（詳細版）

対応ボード / ビルド

PlatformIO 環境: platformio.ini

Env	ボード	備考
uno_r4_minima	Arduino UNO R4 Minima	デフォルト
rmc_ra4m1_20	カスタム RA4M1 (-D rmc_ra4m1_20)	SD動作分岐あり

ビルド例:

pio run -e uno_r4_minima
pio run -t upload
pio device monitor -b 115200

主要定数 / パラメータ

項目	定義	説明
ROUTINE_CYCLE_US	24	メイン周期 (µs)
PERIMETER_MM	1548	タイヤ周長(mm)
TACHO_RPM_MAX	6000	レブリミット （回転数上限保護）
Dwell_Time_US	5000	ドゥエル時間（us） IGコイルへの充電時間
Dwell_Time_CRANK_US	6500	クランキング中（スタータON中）のドゥエル時間（us） スタータ負荷による電圧低下の補償
start_RPM	1500	スタータ自動停止の判定回転数（RPM） MAP切替用の専用定数ではない

始動時・通常時で切り替わる専用定数（start_INJ_time 等）は無い。
燃料噴射量・点火進角・燃料噴射終了タイミングは全て単一の MAP テーブルから rpm に応じて読み出され、ビルドし直さずに USB シリアルから調整できる。
（MAP 節参照）

ピン割り当て

• WH_IN / G_IN / STR_IN / ENGOFF_IN は 74HC14 によるシュミットトリガ回路でチャタリング防止・反転入力
• INJ_OUT / IGN_OUT / STR_OUT / DISRESET_OUT は Nch MOSFET による LOW アクティブ。
• 詳細は src/main.cpp 参照。

信号	物理ピン	説明
NE_A_IN	2	クランク角 A (1deg/パルス)
NE_B_IN	8	クランク角 B (位相判定)
NE_Z_IN	9	クランク角0deg基準
WH_IN	3	車軸パルス入力 1回転で1パルスIN
G_IN	5	カムパルス入力 クランク角720°毎に1パルス入力
STR_IN	6	エンジンスタートスイッチ（LOW=ON）
ENGOFF_IN	7	キルスイッチ（LOW=ON=運転状態, HIGH=OFF=停止状態）
INJ_OUT	A0	燃料噴射（LOW=ON）
IGN_OUT	A1	点火（LOW=ON）
STR_OUT	A2	スタータリレー（LOW=ON）
DISRESET_OUT	A3	リセットランプ（LOW=点灯, HIGH=消灯）
MA735_CS	10	MA735 SPI CS

LOW アクティブ出力注意 (INJ/IGN/STR/DISRESET)。

信号イメージ

処理フロー概要

1. 割り込みで角度/速度更新

   • ReadNe_ISR: NE_A パルスで Ne_deg ±1 更新（NE_Bの位相参照）

   • G_PULSE_ISR: カムパルス同期フラグ設定

   • 角度モデルと usecperdig

     • usecperdig は非エンコーダ・非MA735モード時にのみ補間に使用。
       Ne_deg += ROUTINE_CYCLE_US / usecperdig (エンコーダ無効かつ MA735無効時)。
     • 通常は EncoderEnabled = true のため使用されない（初期値 1.0、無信号タイムアウト時にリセット）。

2. 周期関数 Routine:

   • スタート/キル状態評価

   • スタータステートマシン (StarterState): キルスイッチON時にスタートボタン押下（エッジ）でクランキング開始。
     start_RPM 以上を 0.1秒 維持で始動成功（スタータ自動停止）、1.5秒（STARTER_TIMEOUT_MS）タイムアウトで始動失敗（再押しで再試行可）。
     低rpm帯のMAP行（400/800/1200rpm、inj_end_ca=20）が始動用パラメータとして自動的に採用される
     （始動専用のMAP切替フラグは無い。MAP 節参照）。

     STR_IDLE → [ボタン押下(エッジ)+キルスイッチON] → STR_CRANKING
     STR_CRANKING → [start_RPM以上を0.1秒維持] → STR_STARTED（スタータOFF）
     STR_CRANKING → [1.5秒タイムアウト] → STR_FAILED（スタータOFF・ENG_ON OFF）
     STR_FAILED → [ボタン再押し(エッジ)] → STR_CRANKING
     キルスイッチOFF → 常に STR_IDLE へ強制リセット（`Launch` はリセットしない）
     

   • カム同期タイムアウト→cycleReset

   • マップ更新: updateEngineMap

   • 噴射開始条件 (角度 >= INJ_STR_CA、MAP行の inj_end_ca と噴射時間から逆算、0CA跨ぎ対応)

   • 360CA通過時に噴射継続中なら強制OFF（安全リセット）

   • 噴射時間経過で OFF & 燃料量積算

   • 点火進角計算 & 保持時間後 OFF

3. タスク statusTask:

   • 高速パス (10Hz/100ms): Serial1 CSV出力 (snprintf + 一括 write)
   • 低速パス (2Hz/500ms): 状態計算 (燃費, 稼働時間, 速度減衰), SerialUSB 出力

燃料噴射計算

噴射終了角度: calculatedINJ_END_CA（MAPの該当行の inj_end_ca 列をそのまま採用。
始動時・通常時で切り替える専用ロジックは無く、rpmに応じたMAP行選択（MAP 節）に一本化されている）

噴射開始角度: INJ_STR_CA（毎サイクルリセット時に逆算）

INJ_STR_CA = calculatedINJ_END_CA - (calculatedINJ_time * 100[µs] * 360[deg]) / tachoWidth[µs]
// INJ_STR_CA < 0 の場合（0CA跨ぎ）: INJ_STR_CA += 720

0CA跨ぎ対応: 噴射開始が720CA付近・終了が次サイクル序盤（例: 716CA→20CA）の場合、 INJ_STR_CA が負値になるため +720 で正規化（0〜720CAの範囲に収める）。
cycleReset() 呼び出し時に噴射継続中（INJ_Status == 2）であれば INJ状態をリセットせず、 タイマーで正常終了させる。

360CA安全リセット: 1サイクル内で360CAを通過した時点でも噴射中の場合は強制OFFし、 意図しない噴射継続を防止（inj360Reset フラグで1サイクルに1回限り実行）。

噴射時間: calculatedINJ_time (0.1ms単位) → 実際 µs: injDuration = calculatedINJ_time * 100
燃料量近似:

gasml += ( (Δt * 0.0000007) + 0.0015 ) / 1.5073

係数は実測燃費から逆算したインジェクタ流量補正。

点火制御

• 進角: calculatedIGN_CA
• ドゥエル時間（µs）: Dwell_Time_US（クランキング中は Dwell_Time_CRANK_US）。適用中の値は Dwell_Time_Act_US
  • ドゥエル時間をクランク角に変換: Dwell_Time_CA = Dwell_Time_Act_US * 360 / tachoWidth
• 条件: Ne_deg >= (360 - calculatedIGN_CA - Dwell_Time_CA) で点火 LOW
• 保持: クランク角が 360 - calculatedIGN_CA に達する or Dwell_Time_Act_US 経過で HIGH 戻し
• 点火: HIGH 戻しの瞬間にスパークプラグから放電

MAP

MAP は RAM 上のダブルバンク（src/map_store.cpp）で保持し、ビルドし直さずに USB シリアル経由で書き換えられる。

• 参照ロジック: RPM 昇順テーブルの、最初に tachoRpm < rpm となるエントリを採用（階段状）。

• 行数は可変（最大 24 行）。

• 列順（CSV / SD 読込も同一。4列必須）:

  rpm,inj_time(x0.1msec),ign_ca(deg),inj_end_ca(deg)
  

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