月: 2017年7月

Papilio拡張ボードの作成

先日設計が完了した拡張ボードを基板切削機を用いて切削した。

基板加工にはLPKF社製E33基板加工機を使用した。
切削機の仕様上表面へジャンパを行おうとしていた穴が開かなかったので、裏面での被覆線を用いた接続に切り替える。

ジャンパ穴以外に目立ったミスはなし。次回以降はんだ付け作業に移行する。

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切削した基板の裏面

 

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KiCADでの拡張ボードの設計2

前回に引き続き拡張ボードの設計。

回路図が完成したので、パターン図を作製した。参考にしたサイト内にあった設計上のルールをもとに、

・線幅は一定

・直角配線をなるべく行わない

・浮島をなるべく作らない

という制約を設定した。

作製した回路図、パターン図は以下のとおりである。今回の拡張ボードはあくまでPapilioに実装したうえでの運用なので、Papilio上から供給される電源、GNDピンがいくつか浮いた状態になっているが、Papilio内で導通しているものとし、無視することにした。

回路図20170721
拡張ボードの回路図
パターン図20170721
拡張ボードのパターン図

 

コンデンサは1608、抵抗は2012サイズを使用した。

KiCADのバージョンの問題か、抵抗等の値を追記したことが原因かは不明だが、一度作成した後にフットプリントの関連付けを行おうとしたところ、過去のデータが消失していた。パターン図上にはすでに読み込み済みであるため、続行することにする。

確認を行ったのち、基板加工機にて切削を行う予定。

 

LabviewでのRS232C通信4

以前作成したRS232Cでpapilioと通信するダイアグラムを、実際の機材を用いて動作させた。

LabviewとPapilioをRS232Cケーブル(USB-RS232C変換ケーブル)を用いて接続し、PapilioからAD9851ボード(ストロベリーリナックスにて市販されているボード)へ信号を流す。

接続して実験をしたところ、波形がうまく出力されなかった。Papilioからの波形はうまく出力されているが、AD9851を通すと発振が起こっていない様子だった。Papilioでの波形の出力画像は別ページを参照のこと。調べたところ、接続するピンが間違っていたことが判明。実際の接続図を以下に示す。なお、AD9851側はUSBシリアル変換ICの実装されていたICソケットのピンを代用しており、記述されているピン番号はICソケットの番号に準拠する。

Papilio_AD9851ピン
PapilioとAD9851基板の接続ピン

接続を直したが、まだ出力がうまく出ない。Teratermを用いて実験をすると、しっかりと波形を確認できた。Labviewで送信するデータを、「ASCIIコードで0~4」ということで16進数に変換した「0x30~34」を送信していたが、実際には10進数文字列で0~4を送信すれば動いた。修正したダイアグラムと実験結果を以下に示す。

Labviewダイアログ20170711
ブロックダイアグラム
Labview実験結果20170711
フロントパネルと実験結果。

また、発振器の仕様に合わせるために、プログラム起動直後に0を送信し、その後1~4で波形を変化させるようにプログラムを改変した。

正常な動作の確認が取れたので、前回に引き続きPapilio拡張ボードの作成を進める。

 

KiCADでの拡張ボードの設計

前回までで作成していたSERDES用変換基板のライブラリがコンポーネント、フットプリントともに完成した。

次の段階として、SERDESとPapilioを接続し、Papilioからのパラレル信号をSERDESを使用して高速転送し、また高速転送されたデータをPapilioに送るという拡張ボードの作成を行う。今回は試験的制作も兼ねているため、ひとつのボード内で送受信が行えるようにする。

回路図を以下に示す。変換基板の関係で、PapilioのBラインから信号を出力し、SERDESを介しAラインから入力する仕様とした。また、データ転送確認用に、PapilioのCラインからLEDの点滅出力を使用した。余ったピンは開けておき、ほかの用途で使用できるようにしている。

回路図20170710
拡張ボードの回路図

現状、SERDESの信号検知を立ち上がり検知か立下り検知か決めていないため、R/Fピンが浮いた状態になっている。また電源確認のLEDを取り付け忘れてしまったことが判明したので、後日このあたりを含めて回路の設計見直しを行う。

KiCADでの変換基板ライブラリ作成2

先日に引き続きSERDESの変換基板ライブラリの作成。

回路図側で使用するコンポーネントの作製が完了した。この後フットプリントの作成の必要があるが、ひとまず評価ボードの回路設計に移る。

今回の評価ボードの機能としては、

・Papilioのピンソケットにさして使用可能なボード

・Papilioのピンから出力されたパラレルデータをSERDESへ送る

・SERDESの高速シリアルピンの入出力を短絡させ、データを戻す。

・戻したデータを再び同一Papilio上で受信

・受取ったデータに合わせてLEDを点灯

となっている。そのため、ほぼすべてのPapilioのピンを接続し、かつ評価ボード、及び14個のLEDの搭載が必要となる。

データの送受信ピンはまだコード上で割り当てていないため、この設計時に決定させる。

 

KiCADでの変換基板ライブラリ作成

KiCADを使用して、SERDES用の2.54mmピッチ基板への変換基板のライブラリを作成した。

KiCADのライブラリは回路図側の記号であるコンポーネントと、バターン図側の記号であるフットプリントに分かれており、まずはコンポーネントの作成を開始した。

ライブラリは、今回限りの仕様を見込み、「qfp_conv.lib」という名称を使用した。

KiCADのライブラリエディタを用いて、ひとつづつピンの役割を指定していくので、進みが遅い。

完成までに少し時間がかかることが予想される。