PSoC マイタッチパッド ワークショップ参加レポート

2008年12月9日(火)に東京コンファレンスセンター品川で行われたPSoCマイタッチパッドワークショップに参加してきました。


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今回の目玉はなんと言っても、信越ポリマーのマイタッチパッド!


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○進行について
そして、タッチパッドのインパクトには劣りますが、USB機器が簡単に作れてしまうというのも実習でやってみると驚きでした。(もっとも、最後のほうは三分間クッキングを眺めているような気分でしたが。)

前日の夜が遅かったからか、ワークショップ二回目だからか、午前中のPSoCの説明は眠かったです。
全体的には、とにかく駆け足だったという印象です。特に最後のほうは、「すでに出来上がったプロジェクトがあるので、これを開いて説明する順番に眺めてください」という感じ。前に参加したワンチップで実現するセンサー設計PSoCワークショップの方が自分が手を動かしたような気がしました。

ただ、三分間クッキングっぽい進行でも、ついていける人にとっては内容の濃いものだと感じられただろうと思います。逆に一度おいていかれるとつらかったと思います。私が今回持ち込んだ持ち込んだノートパソコンは、Core2 Duo 2GHzでメモリも2GBだったので、スペックはかなり良いほうだと思いますが、それでもCPUの処理が終わらないうちに次に進んでしまうという事態もあったので、スペックの低いノートパソコンで挑んだ人は更に大変だったと思います。

○お昼ごはん~

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お弁当はまずまずのおいしさでした。
コーヒーは飲み放題だし、缶ジュースもいただきました。(←貧乏しょ~)
コーヒーは飲みすぎて途中で気持ち悪くなりました。(←馬鹿)

○次はワークショップに行ってみたいけど・・・という人へ
気軽に参加すれば良いと思います。
参加している人の多くは、お兄さんからおじさんといった年齢で、スーツを着ている方もいますが、割かしラフな格好の人が多いです。ほとんどはプロの方のようでしたが、どこからどう見ても学生といういでたちもそこそこの人数が・・・。GAINERとかの影響か芸術系の学生かもしれません・・・女性もいました。

前提知識としてあったほうがいいのは、電子工作の知識です。
PSoCでなくてもよいので、マイコンをつかった電子工作をしたことがあればベストだと思います。
「PSoCを用いた開発はやったことない」という人も大丈夫です。Cypressの職員の方が見て回っているので手を上げて質問すれば教えてもらえます。ただし事前に開発環境のインストールはやってからきてください。
逆に、マイコンも電子工作も初めてという人は、ちょくちょく分からない単語が出てくることがあると思います。まあ、それでも貴重なワークショップの機会なのでとりあえず出てみるのはありだと思います。独学で勉強するよりはずっと良いはずです。

○恥ずかしながらはじめて分かったこと
今回のワークショップで、個人的に面白かったのは「なぜPSoCはCapSenseをやたらとプッシュしてくるのか?」が分かったことです。
PSoCは、そのアナログブロックがスイッチドキャパシタの技術で支えられています。そして、CapSenseもまたスイッチドキャパシタの技術に基づく回路なんですね。だから、PSoCとCapSenseはとても相性がいいのですね。

tag: CapSense USB PSoC セミナー 

FETを用いたUSB機器の電池/Vbus切り替え回路

逆さまトランジスタ2SC2878の記事では、バイポーラトランジスタはベース電流と同じ方向にしかコレクタ電流を流せないという話をしました。

一方FETの場合は、ON状態ではどちらの方向にも電流が流れます。
とはいっても、MOSFETはドレイン-ソース間にボディダイオードを持っているため片側は常に導通になります。




しかしながら、OFF状態でボディダイオード経由で電流を流すのとONにして積極的にFET本体を電流を流す場合では、損失に差が出ます。普通はボディダイオードのVf分の損失のほうがFETのON抵抗による損失よりも大きいためです。
同期整流スイッチングレギュレータでは、このボディダイオードを還流ダイオードの代わりにする用途などがあります。

こういったことを踏まえて、Pch MOS-FETを直列に接続して双方向のスイッチとした面白い例を紹介します。
初心者質問スレ その44にて質問に上がった回路です。

172 名前:774ワット発電中さん[] 投稿日:2008/05/16(金) 18:32:00 ID:ufqX9KSt
質問です。



は、USB機器の電池<>VBUS切替回路なのですが、図中Q2の存在理由が分かりませんダイオードがあるべきと思うのですが、なにかメリットがあるのでしょうか?
分かる人教えて!

173 名前:774ワット発電中さん[sage] 投稿日:2008/05/16(金) 18:51:23 ID:MEu1CgPf
>>172ダイオードだと、電池(3V)で駆動するとき、そのダイオードのVFの分だけVDDが下がる。Q2だと、電池で駆動するとき、Q2のドレイン・ソース間抵抗(RDS)による電圧降下の分だけVDDが下がる。VFはショットキーダイオードを使った場合で0.3Vくらい。RDSはFETの品種によるが、仮に1Ωのものを使ったとして、RDSによる電圧降下は100mA流れると0.1V。もっとRDSが低いか電流が少ないなら、電圧降下はもっと少なくなる。電池駆動で大電流を使いつづけることは少ないので、ダイオードを使うよりもFETでスイッチするほうが電圧降下が少なく有利になることが多い。



>>173に書かれている回路図をボディダイオードを含むFETのシンボルに書き換えて見ました。




Q2の部分に>>173の言うダイオードが並列に入っていることが分かります。
さて、たった19分で適切な解答がついてしまっていますが、LTspiceによるシミュレーションをみて確認してみましょう。






0sの時点では、USBに接続されておらずバッテリー電源がVCCに供給されています。このときのM1のゲート-ソース間電圧はグラフの濃い青のラインになり、M1がONします。
するとM1とM2のドレインの電位が3Vとなります。この段階でVCCの電圧がこれよりも低い場合はM2のボディダイオードを通じて電流が流れM2のソース電圧も約3Vとなります。M2のゲート-ソース間電圧も、グラフの黄緑のラインのようにM2をONさせるのに十分な電圧にあります。
1sの時点から、USBからバス電源である5Vを供給されはじめます。するとD1を通じてGATEの電圧が上がりM1,M2をOFFにします。D2を通じてVCCに電源が供給されます。

これと同じ要領でN-ch MOS-FETを使って、I2Cの双方向レベルシフタを構成することが出来ることを異なる電圧レベル間でI2Cのコメント欄にてhatoさんに指摘されています。hatoさんありがとうございます。

tag: LTspice FET USB 

真・Writer509作りました。

数週間前に作ったあまりできのよくないWriter509は先輩に押し付けてしまって、自分はちゃんとしたのを作りました。




概要

Writer509とはオレンジ電子の電子工作さまが公開されている簡易型PIC Writerです。簡易型といってもPIC12/16/18Fへの対応は申し分なく、動作も環境によらず安定しています。

問題点としては、Writer509を製作するに当たってWriter509そのものの制御用にPICへ書き込みができる環境が必要であるというものがあります。この問題は俗に鶏卵問題と呼ばれているようです。

対策としては、製作するというスタンスから
ファームウェア最初の1個 オレンジ電子工作さま
PICデュアルライター でんし研さま
購入してしまうというスタンスから
ミニPICプログラマ(PIC18F対応版、組立キット)[W509mini18kit販売価格: 2,800 円 (税込)] ハーフマットさま
とこれは、対策になっていないかもしれませんが・・・。

構成

今回私が製作した回路図はこちらです。



今回の構成に限らず一般的にWriter509は以下の4つの要素によってなります。
・PCとのインターフェース部
・制御部
・Vpp生成部
・書き込み用ソケット部

インターフェース

私の回路ではUSB-シリアル変換回路の部分に相当します。秋月電子通商FT232RLが安価に販売されているので私はこれを利用しました
ただしFT232RLを利用する場合はシリアル通信の論理がRS232Cのものと反転しています。この場合はオレンジ電子工作さまからダウンロードするファームウェア"I"つきのものを選択してください。
FT232RLをつかってUSBシリアル変換をする場合PC側にUSB-シリアル変換IC用のドライバのインストールと設定が必要になります。e電子工房さまの説明がスクリーンショットつきで分かりやすいです。

なお、オレンジ電子工作さまによる原典ではシリアルポートからの出力をTTLレベルへ変換する回路をもちいています。


この回路は、えるむさまのRS-232C - TTLレベルの簡易変換方法の解説が分かりやすいです。

制御部

私の回路図中ではWriter509制御部の部分になります。PCから送られてきたデータによりターゲットに書き込み信号を送ります。
原典ではVpp制御用のレベルシフト回路としてトランジスタを使ったものとツェナーダイオードを使ったものがあります。8.1Vのツェナーダイオードなぞたくさんあっても多分使いませんが、2SC1815はいくらあってもそのうち使い切るでしょう。

制御用のPICとしてはPIC12C509 PIC12F509 PIC12F629/675 PIC12F683などが使えるようです。ファームウェアはオレンジ電子工作さまのダウンロードの項目からダウンロードできますが、なぜかPIC12F683用のファームウェアはファームウェア最初の1個の項目からダウンロードするようになっています。こちらは"I"付きと"I"なしが同じフォルダに入っています。

Vpp生成部

PICは書き込み時に電源電圧よりも高い12V前後の電圧を引火する必要があります。これがVppです。
要は、数mAの電流が取れる12V電圧源なら何でもかまいません。
5Vから12Vを作る簡単な方法として私はTL497Aを昇圧コンバータを作りました。TL497Aは鈴商にて1個105円で購入できます。

原典にあるように555を使った昇圧コンバータを作ってもよし、MAX662のようなチャージポンプタイプの昇圧回路を作ってもよいでしょう。

書き込みソケット

PICへの書き込みはおもにソケットで行います。わたしはPIC16F57に書き込むことなんか絶対無いと思うので原典にある40Pinゼロプレッシャーソケットの配置にしてみました。

コネクタ/ピンフレームをつければICSPも可能ですが、Writer509の構成上どんなターゲット基板にでもICSPができるというわけではないようです。

PC側ソフトウェア

2008年10月13日追記です。
でんし研のTADさんが、オリジナルのものに加えて、最近秋月で扱い始めたPICへ対応したWriter509のPC側ソフトVer.2.53+aを公開されています。

Writer509の品種拡大オレンジ電子さんのWriter509はすばらしいソフトです。しかし、秋月さんで売られだした新しいPICに対応してないのが気になっていました。本家の更新を待つべきでしょうが色々と事情があるようなので勝手に亜流版を作りました(オレンジ電子さん、ごめんなさい)。22品種を追加しました追加したPICは、PIC10F220, F222PIC12F510, F609, F610, F615, F616PIC12HV609, HV610, HV615, HV616PIC12F631PIC16F636, F639PIC16F677, F685, F687, F689, F690PIC16F716, F785, HV785PIC16F882, F883, F884, F886, F887 です。

とのことです。ありがたい限りです。

写真

誰も見たがらないかもしれませんが、私の作ったWriter509。













tag: PIC Writer509 USB 

Writer509作りました。

先日紹介したFT232RLをつかって、定番ですがWriter509を作ってみました。

FENG3氏の製作記事を参考にさせていただきました。

物の写真はこんな感じです。



紹介しても仕方ないと思いますが半田面。



まんまですけど、回路図。



試作品ということで40ピンのZIFソケットはもったいないから使いませんでした。
代わりに普通の18ピンの板ばねのソケットにしたわけですが、どう考えてもこの位置はPICの抜き差しが大変です。ま、あまり気にしないことにしましょう。これ使うの多分俺じゃないし(ヲ

さて、今回のミスから得た教訓。

案の定作ってすぐは「デバイスIDが取得できません。」といったようなエラーメッセージが出て動きませんでした。
配線のミスがないか見直して、いくつか配線ミスを直し、もう配線ミスはないだろうというところまで行ったのですが、相変わらずデバイスIDが取得できない。

ほかの方がすでにたくさん作られていて、ちゃんと作ればほぼ間違いなく動くものというのはいいですね。動かなかったら間違いなく自分のせいですから。

仕方ない順番に考える。

PC上のコントロールソフトはWriter自体を認識している。よってFT232RLからPICまでの通信はうまく行っている。
WriteだけでなくReadすらできないことを考えるとVpp関係ではない。
PGD/PGCの配線は何度も見直したし、壊れる要因がない。(あるとしたらコントローラのPICが死んでる?)

「というわけで、犯人はQ3の2SA1015・・・あなたです。」

と、にわか推理。でもバイポーラトランジスタってそんなに簡単に死なないよなぁ・・・と思いながら交換してみると・・・ビンゴ!

引っこ抜いた元の1015はすぐにゴミ箱にポイしてしまったので、どうなっていたのか検証してないのがアレですけど、トランジスタといえども半田付けの前にテスタで簡単にhFEチェックぐらいはしたほうがいいみたいですね。というのが今日の教訓でした。



おおっと!追記。
Readの時にはVppは関係ないよなぁ~とか書いてますが、正常動作するようになってからReadをかけてみると黄色のLEDがピカピカ・・・・
Read時にもVpp印加してるんですね・・・

tag: PIC Writer509 USB 

自作基板でUSB

自作回路でUSBを使うためのメモ。

自作の回路でパソコンと通信するといえばRS-232Cのシリアル通信でした。しかし、どうも最近のパソコンはシリアルポートがついていません。USBの通信プロトコルとか調べたことないのでよく知りませんが、気がついたら時代においていかれそう。

そういった、私みたいな中途半端な人にはこんなのはどうでしょうか。




秋月電子通商で売っているUSB・シリアル変換IC FT232RLです。写真は同じく秋月で売っているSSOP28ピン(0.65mm)DIP変換基板に実装したものです。

ほかにも、1.27mmピッチのUSBコントローラUSBN9604やモジュール化されているFT232RL USBシリアル変換モジュールもあります。

最後のやつはともかく、たんなるICの状態から使おうと思ったらUSBの基板コネクタが必要です。最初私は写真のようにサンハヤトなどが出しているUSB-B変換基板を使おうと思っていたのですが、ちょっと変換基板は高いです。




そこで、普通のユニバーサル基板に穴を開けて変換基盤のようなものを作ってみました。幸いにしてUSB-Bコネクタの端子は2.54mmピッチなのでランドをえぐってやれば簡単に半田付けできます。





tag: USB 

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