いらっしゃいませぇ

おとは～どぅぇぁの社 へようこそ～

電子回路製作における、 自作 基板 開発  で必要な工具や機材ついてまとめて紹介いたします
おとは が実際に購入して長く利用しているものをメインにまとめております

 

感光基板を始めてみたい方にとっておきの入門キット おとはもこちらの入門キットから初めて、容器と感光時の固定用プラスチックをずっと利用してます 入門編でコツを掴んだら足りなくなった感光材料だけ単品で購入しています

 

感光基板製作で利用するエッチング液の単品タイプです サンハヤト純正は画材向けより倍以上の値段がしますが廃液処理材も付いているので安心して利用できます

 

感光基板製作で利用する露光後の現像処理用の液を作成するためのアイテムです ２００ｃｃのお湯に溶かしたら数回は利用できるのであまり買わないですがエッチング液より安いので大人買いしても良いかも

 

現像液から取り出す、エッチング液から取り出すなど素手では触れられない時に容器やポリ袋から取り出すように利用する割りばし おとははファミマで買ってきましたがどこの製品でも問題なし

 

基板を洗った後に利用する水分拭き取りようのキッチンペーパー ティッシュだとボロボロになったり基板に張り付いたり扱いにくいので水分の吸収も早いキッチンペーパーがお勧めです

 

下の厚手ジッパー付き袋とどっちかで良いので好きな方をお使い下さい 容器タイプだと長く利用できるのでコストは安いですがだんだん汚れるので掃除が面倒な点があります

 

少量の液でエッチングをするときに便利なジッパー袋です おとははこちらの製品を利用しておりまして、まれに傷をつけてしまって漏れる事がありますが丈夫な製品です 基板のサイズに合わせたサイズをご購入下さいまし

 

感光基板を感光させる際に利用するパターン転写用の半透明のフィルムです サンハヤトの製品をお勧めしますが1枚500円なのが難点 他社製の激安OHPフィルムは時間調整が難しいのとパターンがくっきりしないので純正でやっていこうと思います

 

おとはが利用している両面印刷が出来る、A３のスキャナ付きの複合機です この複合機で印刷したフィルムで何枚も感光基板作成に成功していますので安心です 回路設計に必要な仕様書を冊子にしたりお絵かきの下書きをスキャンしたりFAXとしても利用できる優れものA3スキャナ付きで３万円台はお買い得過ぎる ただ、カラー印刷・写真印刷はCanonとか他社製の方が断然キレイ

 

感光基板を製作する際に利用する感光用のライトです おとはは感光ボックスとかちびライトとかにお金が出しにくかったのでブラックライトをうまい事つかってます 2本あればサンハヤトの感光基板にサンハヤトのインクジェットフィルムで20分で綺麗な基板が焼けますよぉ

 

基板製作の基本工程を終えて部品を配置していく前に必要になる穴あけ作業 まっすぐきれいな穴をあけるためにはやっぱりしっかりした作りのボール盤を利用すると安定した穴あけが行えます 穴あけを失敗しないようにしっかりと下穴の準備をしましょう

 

ボール盤とセット購入することになります細いタイプのドリル おとはは基板設計時にビアを0.4mmの錫メッキ線で作っていますので0.45mmのドリルと0.8mmのスルーホールの穴をきれいにするために0.65mmを良く利用します ここで紹介しているドリルではないですが３Mのねじを通すために3.2mmのドリルも愛用してます

 

精密ドリルをボール盤で利用するために必須のアイテムです しっかりと締め付けないとドリルが抜けちゃうので注意かな ドリルは1cm以上、歯を出さないようにビット内に収めないと先が振られて安定しないし折れやすいよ

 

リード線付きの電子部品を裏面に通したい時に利用するスルーホールをサクッと製作するために利用するキットです オートポンチが付属しているのでここで一緒に買った方が手間は省けますがかなり高いのがね

 

感光基板を焼き上げた後に見つかった設計ミスの補修やバリ取りや研磨など色々と活躍するリューターです お好みで色々なアイテムが入っているものを購入してください おとははまだ買って間もないのでコツなどはありません

 

24金メッキ処理が自宅で手軽に行える素晴らしいキットです ただし、コツがいるのと銅板にメッキ処理するなら地に銀メッキか錫メッキしないとあまりキラキラしないのでご注意

 

ボール盤で作業する際に粉を目の中に入れないように保護するために利用します エッチングの時とか色々と目の保護には利用できるので値段も安いし手軽に使って安全作業をしましょう

基板製作ではかなり色々な道具を使用して本格的に製作を行っていきますので紹介した商品が多いですがちょっとずつ必要だと思うものを集めて頂ければと思います

ではっ

いらっしゃいませぇ

おとは～どぅぇぁの社 へようこそ～

電子回路製作における、 基本工具 についてまとめて紹介いたします
おとはが実際に購入して長く利用しているものをメインにまとめております

工具は目的や用途に応じて選んで臨機応変に製作が行えるよう準備しましょう
本ページでは商品のリンクを張りつつ一言説明でざっくり紹介しますので、電子回路製作の基本として必要そうなものからそろえて頂ければと思います

電子回路制作には必須アイテムであり代表でもあるはんだごて おとははコントロールしやすい温度調整機能付きの手頃な白光製品を利用しております。 熱し過ぎは部品へのダメージも高く、作業ミスにもつながりやすいのでケチらずに扱いやすい製品を利用しましょう

手付けの限界ともいわれる１６０８サイズのチップ部品でも楽々はんだ付けが出来るこて先の一つでおとは愛用のこて先です 途中まで太いので熱もしっかり伝わりやすく扱いやすい方ですが、途中まで太いため角度次第では他の部品を痛めてしまうので注意が必要です

次にご紹介するのははんだを置いておくためのこて台です 鉄製のスパイラルタイプに比べ、こて先が宙に浮いた状態になるので無駄に温度が下がることがなく安定感が増します また、こて先を掃除するためのスポンジではなくフラックスのついたワイヤータイプなので水も必要なくかなり長く利用できる点もおすすめです。 掃除用ワイヤーは別売りされているので予備も買っておきましょう

超精密！ステンレス！無磁石！つまむ際の力も軽くて済むと言ったメリットいっぱいのピンセットのご紹介 磁力を持たないので部品がひっついてしまうこともなく、超精密タイプなのでチップ部品も楽々扱えるお勧め品です

リード線付きの電子部品を扱ったり、細かな作業でちょっと力を掛ける必要のある作業に必要なラジオペンチ 先が細いタイプがお勧めでオーディオケーブル製作にも活躍しますので持っておいて損はない

ごく普通に利用する導線切断からリード線の切断など硬い部品を分割したりするのに利用します 途中にワイヤーストリッパー用のくぼみが付いている製品もありますが邪魔になることもあるのでシンプルなタイプをお勧めします。

被覆はがしの必須アイテムのワイヤーストリッパーをご紹介します オーディオケーブル製作や導線を使った回路制作で導線の径に合わせた被覆はがしが出来るので線材を傷つけることなく被覆のみ取り去ることが出来ます 高級タイプは手間も少なく気軽に扱えるようなので調べてみてはいかがでしょうか？

主にオーディオケーブル製作の際に２つの部品をくっつけたり、基板を固定しての部品配置などに利用するルーペ付きの作業台です ２種類の拡大が出来る点とルーペが大きいのでゆったりとした作業が出来る点が非常にうれしいですね ルーペが大きすぎて隅っこをはんだで溶かしてしまうこともしばしば

LED付きで手元が見やすく、かなりの拡大率を持つメガネ式のルーペですストラップも付いていてがっつりと頭に固定できる点は安心です 拡大率は１０～２５倍の４タイプでピントの距離は５ｃｍ程度になりますのではんだでの作業の際は髪の毛やメガネ本体を焦がさないように注意 １５倍の拡大率を利用すれば１６０８サイズのチップも余裕です LEDは非常に明るいですが長時間作業で明るさが落ちてしまうのでそんな時はちょっとだけ休憩すればもとに戻ります

はんだを乗せすぎてしまってショートしたり、芋はんだになってしまったり、部品を外したい時など「スッ」とはんだを取り去りたい時に便利な半田吸い取り線です 消費型なのでコスト面で高くなってしまうのは気になる点ですが広い範囲での吸い取りパワーがあるので非常に便利なアイテムです。

自作の電子回路で両面基板を作成した際のスルーホールのはんだ抜き取りにサクッと利用できる加熱式の半田吸い取り機です ４５Wタイプでかなり熱量が多く、基板を痛めやすいのが難点です 熱し過ぎた状態で吸い取るとパターンごと吸い取ってしまうのでコツを掴むまでは扱いに注意しましょう。練習あるのみ

リード線付きの電子部品を熱から守るために利用するヒートクリップです オーディオケーブル製作においても被覆を溶かしてしまわないように保護目的で利用することがあります 部品の固定など普通のクリップとしても利用できるので汎用アイテムの１つです。

基本工具については行いたい作業に応じて増えていくかと思いますので追加があり次第随時記事を更新していきたいと思います

いらっしゃいませ

おとは～どぅぇぁの社 へようこそ(〃ﾟдﾟ〃)

電子部品選びの番外編
オーディオマニアに人気のＯＰＡＭＰについてまとめていきます

※音質に関しての良い悪いは好みなので細かく言及はしません☆

ＯＰＡＭＰの役目はアナログ信号の増幅処理です
おとはは主に音声の増幅にしか使っておりませんがそれでもかなりの種類が用意されているのでＯＰＡＭＰの選び方１つで雑音ダラケにも綺麗な音にも早変わりです

他のサイトでいっぱい紹介されているので細かな理屈は抜きにしてシンプルな部分にだけ焦点を当てて紹介しますね



ＯＰＡＭＰを選ぶ際に重要なのは 駆動電圧 です
特に電源が 単電源 ではなく 両電源 タイプが多く、レールスプリッタＩＣなどを利用して＋電源と－電源を作り出したり一工夫が必要になります
その次は１チップ内に含まれている回路の数です
オーディオで利用するＯＰＡＭＰの場合は１回路か２回路かで配線が変わってきますし間違って利用したら正しく動作しなくなったりＩＣを破壊してしまう可能性があります
既製品のＯＰＡＭＰを交換して楽しむ際は仕様を理解した上で自己責任で行いましょう

上の写真ですが上部の1個ずつになったＯＰＡＭＰが２回路入りのシンプルなステレオ用に利用できるＯＰＡＭＰで下部が２個セットでステレオに出来るＯＰＡＭＰになります

駆動電圧も様々で±４ｖくらいから＋１８ｖなどあります
おとははＯＰＡＭＰを波形の増幅として利用しているので音質に関して好みに合うものを選んでます
お値段は高いですがＭＵＳＥＳ０２やＭＵＳＥＳ０１辺りは買って損ではないかなって思うようなクオリティーがあるかと思っておりますが個人差は様々なので興味と買って失敗しても良いって思える人は手を出してみては如何かと思います

ＭＵＳＥＳ以外にもいくつかありそれぞれの差はそこまで大きくなく実際なところは聞き比べて好みのものを見つけていく地道な作業になってしまいますので他の方の意見を取り入れて選んでみるのが間違いは少ないと思います

ＭＵＳＥＳ０２とＭＵＳＥＳ０１それぞれお気に入りではありますがそれぞれの差としては駆動電圧にありＭＵＳＥＳ０２はポータブル駆動５ｖが楽にできますがＭＵＳＥＳ０１は１８ｖほどの電圧を両電源に分配した上で利用する必要があるので５ｖからだと昇圧回路が必須になります

ＯＰＡＭＰを実際に組み込みして利用する際に関してはＤＡＣ ＩＣがあればＤＡＣ ＩＣのマニュアルに参考資料としてフィルター回路が乗っているものもあるのでそちらをご参照ください

旭化成の高品質ＤＡＣチップのＡＫ４４９５やＡＫ４４９０の仕様書には参考資料がついているので非常に参考になります


ＡＫ４４９０の仕様書付属のフィルター回路をブレッドボードで再現してみた

ＤＡＣチップはまた別の機会にご紹介していこうかと思います。

ではっ

いらっしゃいませ

おとは～どぅぇぁの社 へようこそ(〃ﾟдﾟ〃)

電子部品選びのノウハウ第２段です
今回はもう少し踏み込んだＩＣチップをの選び方を紹介していきます


前回の部品選びの記事から半年も経過しているので部品の手持ちもかなりゴージャスになってます

さて、ＩＣと言っても色々ありまして購入のきっかけは、実装したい機能・やりたいことを実現するために必要になったと言うところになります

例えば目的としては以下のものがあげられます。

1. 自分で考えたプログラムを動作させたい・・・マイコン
2. 波形データを増幅してボリューム調整したい・・・ＯＰＡＭＰ
3. 大きなデータを扱った処理を行いたい・・・ＳＤＲＡＭ
4. 電源のＯｎ／Ｏｆｆを行いたい・・・トランジスタ・ＭＯＳＦＥＴ
5. 完全に分離された信号制御をしたい・・・フォトカプラ・フォトＭＯＳＦＥＴ・リレー
6. デジタル処理で論理積や論理和を組みたい・・・ＡＮＤ／ＯＲチップ
7. 映像処理をシンプルに行いたい・・・映像処理ＩＣ
8. 電圧を一定にしたい・・・レギュレータ
9. 電圧を変えたい・・・昇圧・降圧ＩＣ
10. バッテリーを充電したい・・・充電制御ＩＣ

こんな形で目的に応じたＩＣチップを探していきます

ＩＣチップは 小さいパッケージに収められていて場所を取らずに高度なことが出来る ので全部自分で組み込みするよりすごく、コスパが良いものばかりです

マイコンの選び方は別途　こちら　のページで紹介しているので割愛します。
ついでに、オーディオマニアの方なら絶対に扱ったことのあるＯＰＡＭＰ。
こちらも　専用ページ　を用意してご紹介しております

ＳＤＲＡＭを選ぶ際に大事なのは、マイコンとセットになるものなので マイコンが対応している仕様のＳＤＲＡＭ であるかです
ＳＤＲＡＭは８ｂｉｔ・１６ｂｉｔ・３２ｂｉｔと扱えるビット数によりピン数も変わってきます。
おとはが愛用しているＲＸ６００シリーズはいずれのビット数にも対応していますが足数から１６ｂｉｔのＳＤＲＡＭで研究を進めています
次にＳＤＲＡＭで大事なのは容量ですね
ＳＤＲＡＭは一番低レベルと言って過言でないものなので容量は多くても６４ＭＢくらいが普通に購入できる限界になります
マイコンが対応しているのならＤＤＲ○ＳＤＲＡＭに手を出すのもありですがどんどん足の数が増えるので手乗せ実装は難しくなっていきます
○の部分には数字が入りましてＤＤＲ、ＤＤＲ２などスペックが上がり同時書き込みのチャンネル数で高度になっていきます
手頃なのはＳＤＲＡＭやＤＤＲ ＳＤＲＡＭあたりでしょうか。

トランジスタ／ＭＯＳＦＥＴ／フォトカプラ／フォトＭＯＳＦＥＴ／リレーに関してはスイッチとして扱うことが出来るＩＣです。
トランジスタやＭＯＳＦＥＴは増幅ＩＣとしても利用される有名なアイテムです。
トランジスタは増幅率がカテゴリーごとに分けられていますので目的に応じて選ぶことになります。

それぞれのＩＣですが、流すことの出来る電流や定格電圧などが決まっていて大きな電流制御になればなるほどＩＣ自体が大きくなっていきます
なので、大きさや仕様に応じて取捨選択を行う必要がありますので十分に練ってから買いましょう。


ＩＣの紹介を行ったところで絶対に必要になってくるアイテム。
と言いますか、先に買ってしまう方も多いのかな・・・な電源制御ＩＣたち

マイコンもＯＰＡＭＰもトランジスタなどもすべて仕様により必要な電圧が決まっており正しく扱わないと煙を出して壊れてしまいます

大体のマイコン・ＳＤＲＡＭなどのデジタル制御系ＩＣは３．３ｖで動作します。
ＯＰＡＭＰはちょっと特殊ですが±５～±２０などかなりなばらつきがあります。
昇圧・降圧回路は大体５ｖ前後から行うＩＣが多いのではないかと思います。


おとはが購入して利用している電源制御系のＩＣチップたちです

手乗りサイズくらいの基板を製作しているのでかなり小さい電源ＩＣばかりです
電源を扱う際はポリスイッチで過電流対策しておくのも良いかと思います。
その他、動作確認用のＬＥＤも便利なので特に充電回路を組むために用意してくと良いでしょう

おとはの製作している回路では降圧を利用することはあまりなく、大きな電流からはレギュレータを使って処理することが多いです
ＯＰＡＭＰのために大き目の電圧が必要になったらＭＡＸ２４vくらいのＬＭ２７３５が扱いやすいと感じてます

充電ＩＣについてはＴＰ４０５６やＬＴＣ１７３３などお手頃な価格で購入できるものを扱ってます。
電源ＩＣも扱える電流に差が出ますのでしっかりと仕様書を見て余裕をもって利用できるＩＣを選びましょう

こちらで紹介していないＩＣはいっぱいありますが今後も試してみたＩＣについては記事更新と言う形でご紹介していきます

ではっ

いらっしゃませぇ～

おとは～どぅぇぁの社 へようこそ(ﾉ)ﾟ∀ﾟ(ヾ)
こちらのお部屋では実際にルネサス社のマイコンを使ったハードウェア開発で発生した不具合について原因調査の方法や実際の原因などの技術的なノウハウを赤裸々に！？お伝えしちゃいます☆


 事例１　SDRAM実装トラブル
SDRAMと言えばメインメモリですが、おとはは比較的簡単に手に入ったSDRAMの中では容量の大きい32MBのものを使用しています。
マイクロン社のMT48LC16M16A2と言う型番のもので１６ビットアクセスが可能なものです。
ルネサスのマイコンはSDRAMがハードウェアでサポートされているのでしっかりとした配線とアプリケーションノートに基づいて正しく初期化設定することで利用することが可能です。

 

 実際のトラブル

 

1. SDRAMの設定ミス
   アプリケーションノートを眺めて計算を行って直接数値を書いてデバッグしていた
   だが、実際のところ計算を途中で間違えていて正しい数値ではなかった。
   気づいたのは管理処理をクラス化して外部からメモリの仕様を外部から渡してプログラムで計算してみて結果が違ったからです
   ＃２の問題の調査をしていた時に気分転換にコードしたのが良いきっかけだと思います
   
    外部パラメータ設定の例
   
    
2. MCUと変換ボードの接触不良
   これが一番はまったところです
   デバッガーでメモリの状態を見ると書き込みが出来ているように見えて実際のところ先頭アドレスに書き込みした内容が２M先や４Mにも書かれているという不思議な状態になってしまっていた
   この不具合のために７日くらい使ったかと思う。
   ただ７日悩んだわけではなく、バウンダリスキャン技術を使って自作のバウンダリスキャン環境を作るのに３日くらい使ってます
   その他は単純に悩んでいたか配線のし直しとかに使いました
   １つ１つマイコンをテスターでチェックするのも大変ですがやっておくべきですね
   バウンダリスキャンは別途 まとめたページ を作ってますのでご覧くださいませ。
   
    最初に半田づけした時の写真
   
   ちゃんと半田出来ているように見えなくもないけど出来ていない・・・
   やることがなくなった時に初心に返ってテスターで見てみたら見事アウトでした
    
3. ジャンパケーブルの断線
   これはSDRAMだけじゃないけど特に５４ピン分あるので顕著に発生したもんだいです
   ジャンパーケーブルが６０本セットになっている便利なやつを使っているのだけど線材がとっても細いのですぐに内部でちぎれてしまうようです
   秋月電子で購入したものなのでサンハヤトなどのピンと導線が分かれていないタイプの方が良いと思います。
   これもテスターでチェックすればわかります。
   私の場合は取り付けるとき・取り外したとき両方ともテスターでチェックしてから利用するようにしていますが少し触れると断線する中途半端なやつは見つけるのが大変なので消耗品ですが高い良品を買うか定期的に買いかえるべきだと思います。
    
4. アプリケーションノートの掲載ミス？
   MT48LC16M16A2は５４ピンの端子がありますがその中でアドレスに使用するピンは１５本あります。
   そのうち、バンクの切り替えに使用する線の接続先が若干違うのです
   １６ビットでのアクセスの場合はA1５～A1を使用するのでA15とA14がバンク切り替えに使用すべきですがＡ１４とＡ１３になっている
   この点が違うところなので配線に戸惑ってしまった
   アプリケーションノートは間違っていたがハードウェアマニュアルは正しかったのでまあ良しとしますが・・・
   アプリケーションノートの”１６ｂｉｔ ＳＤＲＡＭ　接続およびアクセス例”を参考にされる際は使用するＳＤＲＡＭのＩＣの仕様とＭＣＵのハードウェアマニュアルもどっちもしっかり読んで実装してください

 事例２　ＳＴＤＯＵＴ実装トラブル
プログラムの実装とデバッグとなればデバッガーがほぼ必須と思いますがルネサスのマイコンだとデバッガーはあっても実行ログを出力する機能がない。（もしかしたらあるかもしれないけど）
無いなら実装すればよいだろうってことでＳＣＩ、シリアル通信を使って実装することにしました。
Windows上でＴｅｒａｔｅｒｍを使用してＣＯＭポートを使用したシリアル通信で簡単に実装が出来ますのでおすすめです。
ピン数は２ピンとシンプルだしサンプルプログラムもあってかなり簡単に実装できるので実装トラブルはほぼなかったです。
 

 実際のトラブル

 

1. ごみ文字が送られてくる
   この問題はパターンとして２つありました。
   １つは電源を入れている状態での配線をいじったり、電気的なノイズを加えるようなこと（指で触る）をするとごみデータが入るようになります
   この場合は、ＭＣＵの電源を入れなおしてあげれば治ります。
    
   ２つ目は転送速度です
   Windows側のＣＯＭポートは通信速度がある程度固定になっています。
   ＭＣＵの種類によっては誤差が出てしまうので分周機能をうまく使って調整しないとごみデータが乗るようになりますのでご注意下さい。

 事例３　Ｃｈａｒａｃｔｏｒ　ＬＣＤ実装トラブル
ハードウェア自身に表示機能をつけるのもデバッグ機能としてうってつけです
文字だけでもあるとかなり変わるので１６文字が２行出せるＬＣＤを実装することにしました
配線数が少ない方がＭＣＵの足に困らないしトラブルも少ないだろうってことでＩ２Ｃ通信出来るものを秋月電子で購入してきました。
ややトラブルはありましたけど何とか実用できるレベルになりました
実装時にＡｒｄｕｉｎｏのサンプルでＬＣＤ制御するものがあるのでそちらのソースコードを利用するとかなり素早く実装出来ますよ。・・・ただし、通信部分はライブラリになっているので参考になりません。
 

 実際のトラブル

 

1. 反応が全くない
   基本通信はＭＣＵをマスターにしてＬＣＤをスレーブにした上で会話をしていく形になります。
   必要な命令を送っていくのですが返事が来ない・・・と言うかすぐにエラーになってしまいました。
   原因は処理速度が速すぎるということで何かしらの通信をしたら少し待ってあげないと駄目だということがわかりました。
   最終的には各命令後の待ちを１００ナノ秒くらい入れれば動くのでかなり適当に設定した待ち時間ですがそのまま利用しています。

 事例４　ＥＥＰＲＯＭ実装トラブル
色々な機能を実装していくと色々なパラメータを保存しておきたくなります
ＳＤカードを実装出来ればそちらでも良いのですが私の場合はＳＤカードの実装にトラブルが発生してしまったため先にＥＥＰＲＯＭの実装をすることにしました
ＥＥＰＲＯＭもＳＤカードもＳＰＩ通信（ルネサスマイコンではＳＣＩを利用しています）で動くのでどっちかが出来ればもう片方も簡単だろうってことでどちらが先でも良かった
 

 実際のトラブル

 

1. データの書き込みだけできない
   ＥＥＰＲＯＭにはレジスタがありこちらの情報を見て「プロテクトされているか」、「ビジーか」、「書き込み可能か」など判断して利用します
   このレジスタの情報を取り出したり、レジスタのライト許可設定だけは変更することが出来た
   なのでデータの読み書きも出来ると思っていたら、見事書き込みが出来なかった。
   原因はＣＳのＬｏｗとＨｉｇｈの切り替え不足だった
   基本命令要求前にＣＳをＬｏｗにして用事が済んだらＨｉｇｈにしなければいけないＷｒｉｔｅ前は書き込み許可の命令を出すのだがこの後にＣＳを一度Ｈｉｇｈにしなくてはいけないのだがそれを忘れていた
   それだけと言えばそんだけだが１日くらいはまってしまった

 

 事例５　ＳＤ Card実装トラブル
ポータブルプレイヤーの開発を目指しているおとはにとってデータを入れておくハードウェアは必須だ
だが、意外に仕様が複雑で実装するのも大変だということが身にしみてわかった
SDカードモードだと高速に利用できるがライセンス料金が発生するため個人では厳しい
比較的簡単に実装出来るSPI通信を利用することになるのだがこれも意外とはまることになりました
 

 実際のトラブル

 

1. 全くもって何も応答がない
   現在調査中です・・・
   
   2015/12/14 01:11:52 by Otoha
    

今後も色々経験したトラブルについてご紹介していきたいと思います
 

いらっしゃませぇ～

おとは～どぅぇぁの社 へようこそ(ﾉ)ﾟ∀ﾟ(ヾ)

今回は高速・高機能なマイコンを制作しているメーカーのルネサス社の総合開発環境についてご紹介します
ルネサスのマイコンは秋葉原の某電子部品販売店や他の中小企業からも開発ボードが制作されて販売されているかなり有名なメーカーです
開発ボードと言えば始めやすいArduinoやRaspberryPiなどもありますがこれらは速度面が悪かったり開発環境が良くなかったりLinux載せて遊んだりとかなり限定的なことしかできません
開発ボードとして考えると使用されているMCUが限られていて行えることも限定されてしまうのでやりたいことが決まっているなら１からチップを組んで実装していく方が楽しめますよ

ルネサスのマイコンは実際色々な電化製品にも組み込みされている有名なものなので資料もかなり充実していますのでやりたいことが比較的簡単に実現することができます。
※ArduinoやRaspberryPiよりは難易度はかなり高いのでご注意を。

では、ルネサスの開発環境についてご紹介していきましょう。

 充実したIDE

Visual Studioを意識して製作しているのだろうかと思えるほど機能がかなり似ている開発環境ツールです
割と最近にCS+と言う名前に変わっておりバージョンも３で始まる。

ちなみにCS+無料で利用は出来るが６０日で試用期間が過ぎるのでそしたらプログラムサイズが128KBまでとなってしまう
そこまでのプログラムを組まない人にとっては大したことではないけどね
機能制限以外を気にしなければ、プログラミング及びデバッガーとして本当に充実している。

 ちょいと投資しないと本領発揮しない
デバッガー機能に関してはMCUとCS+だけではほぼどうしようもできないです
と言うのも、本領を発揮するにはオンチップエミュレータのE1かE20を別途購入する必要があります
シリアルデバッガと言うシリアル通信でのデバッグを行う方法もありますがかなり使いにくい分類になるのでお勧めは出来ません
シリアルデバッガでもステップ実行やプログラムの転送は可能ですが、頻繁にデバッガーから切断されるのでがっつり作業は出来ません・・・


オンチップエミュレータのE1はこんなハードウェアです
お値段は1万２千円ほどしますがVisual Studioを5万で買うよりは安いかな
ちなみにトレース機能が付いているE20に関しては12万ほどしますので初めはE1がお勧めです


実際にMCUの実行プログラムを組んだりデバッグするためにMCUとE1を接続した開発はこんな感じになります
私の場合はブレッドボードを使用して開発しているので配線がすごいことになっていますがこんな配線でも大きな問題なくデバッグが滞りなくできています

 JTAGケーブルでE1とMCUの接続
E1は14ピンのJTAG用ケーブルでMCUの対応するピンと接続することになります。
接続方法については詳しくドキュメントが公開されていますのでご参照ください。

配線に問題がなければCS+のデバッグ・ツールをE1に設定するだけでプログラムの転送から実行からデバッグ・CPUリセットやステップ実行など自由に行えます

 開発において便利なウィンドウをご紹介

 

1. ウォッチ（指定変数の監視）
2. CPUレジスタ（レジスタの監視）
3. メモリ（指定アドレスのメモリ内容の一覧表示監視）
4. 逆アセンブル（アセンブル言語レベルでデバッグ）
5. IOR（IOレジスタの監視）
6. イベント（ブレークポイントやタイマーによるブレーク設定）
7. コール・スタック（プログラムの呼び出し元確認）

Visual StudioでもCS+でもデバッグにおいて必要になるウィンドウは大体同じですね
IORはCS+独自でIO制御系のレジスタの状態が一覧で見られるので設定漏れとか設定ミスとかチェックするのに便利です


2015/12/07時点でおとははCS+の製品版購入はしていないですがプログラムサイズ制限が厳しいと感じたら購入を検討してみようかと思います

CS+の製品版の購入となると調べた限りでは大方20万は必要なようなので個人で買えるレベルではなくて困るんだよね・・・

当分はルネサスマイコンとCS+で楽しく開発が出来そうですね
 

いらっしゃませぇ～

おとは～どぅぇぁの社 へようこそ(ﾉ)ﾟ∀ﾟ(ヾ)

今回はハードウェア開発中のトラブル対処のお供に便利なデバッグ方法についてご紹介します。
「 バウンダリスキャン」 ってご存知ですか！？

JTAGと言う通信技術があるのですがその中の１つの機能にバウンダリスキャンがあります。
JTAGの通信技術は他にも「実行ファイルの転送」や「総合環境との連動でのデバッグ」など用意しているメーカーもあります。

なので、ハードウェア業界的には基本的な技術の１つであるのです。
だがしかし、プロが本気で利用する機能なだけあって個人に対してはかなり高価なものが多いです。

実際、日本国内でも安くて１０万くらいは最低必要だと考えないといけない
余裕のよっちゃんで買えてしまう人は目的に応じて買って頂ければと思いますがそれだけで済ませてしまったら 「おとは～どぅぇぁの社」 を立てた意味がないですよ

ちょっとした興味と英語と探求心と向上心や気力やらあれこれ融合したらバウンダリスキャンを自前で実現することが出来ちゃうので実際に作成したツールを踏まえてご紹介しちゃいます

　 おとは制作のバウンダリスキャンツール　

テスト製作したツールなのでRX621の144ピンタイプのMCU以外では利用できないとっても限定的なツールです
そのうち、改良してもっと利用しやすくしようかとも思いますが現状維持です
（2015/12/06現在）

 では具体的にどんな風に制作していくのかをご紹介しますね
注意事項
ツールを購入せずに自分で１から制作していくため10万円は必要ありませんが通信用のハードウェアを1200円ほどで購入しておりますのでその点は費用が0円にはなっておりませんのでご了承ください

　JTAG通信が可能なハードウェアを手に入れる
JTAG通信を使用しないでバウンダリスキャンツールを開発するのには時間が掛かりすぎるのでまずはJTAG通信が出来るハードウェアを購入します。

何を買うのかはほぼ決まりなのですが今回、バウンダリスキャンツールを制作するうえで利用するライブラリがFTDI社のライブラリなのでそのライブラリが利用できるハードウェアに限定されます。
 

アマゾンでサクッと購入できるのは左記の商品のみのようです。 その他は秋月電子でも買えるのでFT232HLで検索して頂ければ私が開発に使用したチップの製品が見つかるかと思います。 必要な機能はMPSSEを使用したJTAG通信のみですので代用の聞くものであればFT232HLにこだわりはありません。 動作確認が行えているのはFT232HLですのでその他の動作保証は出来ません。 USBの場合は通信速度もバウンダリスキャンの結果にかかわりますので可能な限りHi-Speedタイプのものを選択してください。

おとはは秋月電子で購入したものを使用しております。


　設定変更ツールで設定を変更する

FTDI社のホームページから専用のプログラム（設定書き換え）ツールをダウンロードしてカスタマイズします。 後からわかったことはこのツールで設定してもJTAG通信にはあまり影響がないことだ。 一応、USBドライバタイプにした上でツールのプログラムが楽なのでデバイスに名前とシリアル番号をオリジナル設定にして間違ったデバイスを使わないように対処しています。 プログラムツールはこちらからダウンロードできます。 ツールは”FT_Prog”と言う名前です。

　ドライバーとライブラリを入手する
お次もFTDI社より専用のドライバーやライブラリをダウンロードしてきます。

ドライバーはこちらから。
ライブラリはこちらから。

上記のライブラリのリンクからは.Net Frameworkを使用したC#向けのライブラリがダウンロードできます。
ついでにサンプルも色々ダウンロードできるので実際に動かしてみると分かりやすいかと思います。
速度優先としたい方はC++などの言語のライブラリを取得してください。


　プログラムを組んでいく
こちらのドキュメントを読みながら実装を進めていきます。
私の場合はJTAG通信以外にも便利に利用できそうだと思ったのもあってC#向けに専用のライブラリを組んでからUIプログラムを構築していきました。


こちらの画像はVisual Studioの開発画面でエディタの左側がWPFのUI設定の一部で右側がおとは自己流ライブラリのソースコードの一部です。
こんな感じで順番にマニュアルを参考にしてコーディングしては動作確認してテストの繰り返しです。


　動作確認
実際の動作はこの動画を見て頂ければわかるかと思います。
UIの実装優先でC#で制作したこととライブラリもC++/CLI等の高速化をせずにC#のままなのでかなりもっさりしています。
 
UIも速度もって人はWPFを使いつつC++/CLIを組み合わせてやっていけばかなり良い感じに作れるかと思います


　ツールの公開について
2015/12/06現在ではRX621の144ピンしか対応していないのでツールの公開は考えておりません。
ご希望がありましたら直接、おとはまでお問い合わせしてくれたら個別に対応致します。
RX621以外のMCUでもBSDLがあればツールの拡張対応は可能なのでBSDLを頂ければ対応も可能ですが依頼の量によっては有料とさせて頂きます。
 お問い合わせ先は本ページの最後に記載してあります。

　ライブラリの公開について
C#ライブラリの仕様の都合上、ライブラリDLL単体での公開は行う予定はございません。
ライブラリの提供をご希望される方はソースコードの利用権のみを購入して頂く形となりますのでご相談頂ければと思います。
 お問い合わせ先は本ページの最後に記載してあります。



　おとはへのお問い合わせ方法について
質問やその他お問い合わせなどはメールアドレスまでお問い合わせください。
あて名は”おとは”で頂ければと同名での返答を致します。
何かしらの契約をさせて頂く際は本名で連絡致します。

いらっしゃませぇ～

おとは～どぅぇぁの社 へようこそ(ﾉ)ﾟ∀ﾟ(ヾ)

ノウハウ・技術編と言うことで、実際におとはが考えて行動して開発してみて感じた事やあれこれの良いところ悪いところ、気にするところ、注意点など色々ご紹介していこうかと思います。

まずは、箇条書きではありますが良く感じる基本的なところを書いておきますのでしっかり身に着けておきましょう


 ハードウェア開発の基本　

1. 各種電子部品の基本的な特性は抑えておく
   • 電子部品を選ぶときに商品説明を読んで理解できるようにしておこう
   • 電子部品にも癖はあるので値段によっては十分に調べてから買おう
2. 電子部品は大事に扱おう
   • 電子部品は部品同士をはんだ付けしていくので熱の加え過ぎに注意だ
   • ピン数が多いICとか小物は簡単に足が壊れるのでそっと扱おう
   • 水晶発振子とか振動する系は特に衝撃に注意だ
3. 配線は短く済ませるように心がける
   • ブレッドボードなどで開発する時は特に導線の長さに注意する
   • 周波数の高いICではクロック単位の間隔がせまいので導線を長くし過ぎないようにすることで遅延対策をしよう
   • 求められる速度によってはブレッドボードはなくユニバーサル基板でも良いので短く配線しよう
4. 電子部品も導線も消耗品だ
   • 電子部品も消耗品だし導線も消耗品ですので摩耗には注意です
   • 断線・接触不良の導線を使ってしまうと思わぬところでトラブルになりますので再利用時は極力導通チェックをしよう
5. はんだ付けを過信しない
   • 特に1mm満たないピンのはんだ付けは見た目通りに接触しているかなんてわからないので極力導通チェックをしてから開発しよう
   • トラブルが発生したときは接触不良も疑おう
6. ノイズが少ない環境で開発しよう
   • ACアダプターやUSBなど簡単に電気が手に入る分、どちらもノイズがびっしりなので影響を受けないようにコンデンサなど対策しよう
   • 人の体にも電気が微量ながら流れているのでタッチノイズも動作不良にさせてしまうことがあるので触れるときも注意しよう
   • 絶対にやってはいけないのは静電気なので特に冬場は静電気対策をしっかりしておこう
7. （予算によるが）色んな部品を試した方が発見がある
   • 部品も格安から超高級まで多種多様なので色々試してみた方が発見がありますし品質向上もできます。
   • 値段が高ければ品質が良いとしても開発製品に合致するとは限らないのでこれも試していくしかない

 

 ソフトウェア開発の基本　

1. 機能調査
   • マニュアルを見て目的が果たせるか調べる
   • サンプルプログラムを実行してテストする
2. テスト実装
   • 実際に開発している環境へ組み込みしてテストを行う
   • テスト実装の時点ではハードコーディング・直値が多くなっても良いので速度優先とする
3. 本実装
   • 機能が複雑になるほど外部からの入力を受けて処理を変更できるような臨機応変に動作する処理にして本実装を行っていく
   • 他人に説明がしやすい、引継ぎしやすいコーディングを優先して実装速度に気を取られてわかりにくくならないように気を付ける
4. コーディングルール
   • 一人で作業する場合は特に気にする必要もなのだがルールを決めて作業する方が奇麗なコードが書ける
   • 変数の型も標準のを利用するよりは独自に定義しておいた方が他プラットフォームへの移植も楽にできる
5. コード整理
   • 機能によってまとめられるものは順次まとめていく
   • 同じようなコードはメンテナンス性も悪いので管理しやすく整理しよう
   • 随時、実装を進めながら処理の挙動を変えないようにしつつ、煩雑化したコード、複雑になったコードなど少しずつ整理して簡潔なコードに修正していく（リファクタリング）
6. オブジェクト指向
   • マイコンプログラムでも最近はC++言語の利用も可能なのでオブジェクト指向のプログラミングを使用
   • 守りたい変数があったり、異なるデータを同じ処理で管理したりする場合などに非常に便利である
   • コード整理もしやすく目的がわかりやすい処理に出来る
7. ライブラリ化
   • 良く利用する処理、特に開発プロジェクトが変わっても利用する処理はライブラリとしてまとめていく
   • メインのプログラムに直接組み込みせずにライブラリプロジェクトを作成してまとめていこう
8. マニュアルの作成
   • 大きなものになるほど引継ぎが大変になるので少しずつマニュアルを作成して担当者が変わってもスムーズに作業が続行できるようにしていこう
   • マニュアルはDoxygenのようなツールを利用してマニュアル化するのがかなり楽なのでコーディングルールもしっかり決めておく
   • 複雑な処理になるほどクラス図やシーケンス図は大切なので設計の段階から仕様としてまとめておく方が実装トラブルも少なくなる

ひとまず、ざっと書いてみたけど更新は随時行っていきます。
 

いらっしゃませぇ～

おとは～どぅぇぁの社 へようこそ(ﾉ)ﾟ∀ﾟ(ヾ)

ハードウェア開発において一番面倒だと感じるもの。
それは 電子部品の選定と収集 だ


この写真を見てめっちゃ多いやんって思う方もいらっしゃると思いますがこれで手持ちの電子部品の半分くらいですからね・・・(´ω`；)

本当に基本的なものは限られていたりしますけどジャンルや方向性や品質などなどメーカーもいっぱいで数えきれない種類がある。
基本部品の抵抗だってメーカーの特色で1個1円から1個100円以上なんて幅もあります
私がハードウェア開発として扱うメインコンテンツはオーディオなので音にこだわれる箇所にはちょいと高い部品を使ってでも変化を楽しみたいところです
オーディオだけでは味気ないので２Dグラフィックとタッチは外せないですね( ´艸｀)


そんな電子部品をおとはがどんな風に考えて購入しているかをご紹介しますね
基本は目的別に購入してますよ

 開発用（安価）
ハードウェア開発問わず、開発ってトライアンドエラーが基本な訳で不良品レベルじゃなければ安価で大量にある方が作業が捗ります


20種類くらいの抵抗値で1000円くらいと言う何とも遊びがいのある抵抗です。
下の2段は思い付きで買ってきた1個数円の抵抗ですがあまり使わないので減ってない・・・

 品質向上テスト用（高価）

1個数十円レベルの抵抗を10個単位くらいで買ってみたものが収まってます
数十円でも種類が多いと地味に痛い(´；ω；｀)

 もうそれしかない・・・

やや方向性が分かれるがある程度決まっていて差がそこまでないものがあります。
購入しているお店が秋月電子か千石通商辺りなのでもっと購入店舗を増やしたらよいかもしれないけどね

 回路図を見て購入・・・定番かな？

こちらはブレッドボード向けに変換基板で変換したチップと私のメイン開発に利用しているルネサスのRXシリーズの開発ボードに利用されている抵抗を狙って購入したものだ
（一部スペース的に適当に買ってきたものも入ってるが）


 衝動買いもあり！？
電子部品が買えるお店が近いなら必要なものを必要な分だけ買うのが一番効率が良い
でも秋葉の店舗に行って思ったのが細かすぎて探すのが大変だということ｡ﾟヽ(ﾟ｀Д´ﾟ)ﾉﾟ｡
なので、私の自宅の位置的にネット通販が時間的な都合が一番良い訳ですが・・・
一定金額購入したら送料を無料にしてくれるところばかりではないので、送料負担がかなり大きくなってくる​

送料負担は馬鹿にならないのでネット通販を利用するならちょっと余分であっても興味があるものはどしどし追加で買ってしまう方が得策である・・・と言う結論に行きついた

500円の送料をもう何度支払っただろうか・・・


ということで
部品選びってのも人それぞれのスタンスでやっていって良いかと思います
でも、高級品をぽんぽん購入できる経済力はないので安価なものから初めて品質・安定性は完成品として落とし込む時にある程度の価格帯で購入する方が安泰ですね(〃ﾟдﾟ〃)
ただ、部品を変えれば色々と変化が出るので使いやすい部品は少しずつ経験して覚えていくしかないと思います(´=ω=｀)

私が購入して安心して使えるって思えるものはちょっとずつ別の記事で紹介していきたいとおもいます

いらっしゃいませぇ

おとは～どぅぇぁの社 へようこそ～

今回はハードウェア開発を行っていく上で絶対必要になるプログラム制御 
このプログラムを動かすためのハードウェア、ＭＣＵの私なりの選び方について書いておくよっ

ＭＣＵって何だよ！！・・・ふふ
マイクロコンピュータの略称だ
マイコンなんて略されたりもするんだけど、パソコンみたいにＣＰＵやメモリやインターフェースがばらばらになったマザーボードがあるでっかいのとは違っててね
必要なものを１つのＩＣチップにまとめた便利なアイテムなんだよ

だが、このＭＣＵ・・・色々まとまっている分、制限が多い

処理能力のＣＰＵもメモリ（ＲＡＭ）もプログラムが配置できるＲＯＭもＩ／Ｏも予め決められた仕様しかできなくて容量・スペックもかなり低いのだ
だからと言ってファミコン時代と違うので最近はかなり高スペック

32bitが扱えたり100MHzなんて処理能力にROMが512KBにRAMが96KBなんて増えてたりする
RAMが100KBとかふざけるなって言われそうですね・・・そこは外部のSDRAMとか使っていけば16MBとか増やせるし

ま、パソコンと比べたら雲泥の差はあるけどパソコンを作るわけじゃないしやりたいことに合わせてマイコンを選んでいけば良いと思う（なげやり）


 私が最初にはまったこと

最初に何となく8bitから始めようなんて思ってArduinoに手をだした
Arduino Unoを最初に手に入れた理由はMCUが取り出し可能だからだ

　Unoはこんなやつ　

MCUが取り出し可能なだけでなく、以下のような液晶画面と組み合わせればビットマップ表示もライブラリで一瞬だったりするのもありました
Adafruitからタッチ可能な液晶が出てて５千円は中々微妙な値段だけど、ライブラリが充実しているからかなり遊べるアイテムとなってたり
 

なんて、こんなアイテムを最初に購入しましたが・・・

私のやりたかったことはどうやらほぼ出来ないことが分かった
私のやりたいこと・目的は現時点（2015/10/28）でDACやDAPを作ることです
しかも、MP3プレイヤーみたいな子供だましではなく、ハイレゾ
Hi-resの音源を使って368をkHz/32bit及びDSD128以上の再生を実行することです

このARM系8bit MCUで何が問題か？
速度的な問題もあれば、足の数と言うかやれることI/OがArduino Unoじゃまったくもって足りない
32bit処理出来なきゃハイレゾの32bitってかなり厳しいよね・・・
（8bitを4回は厳しい）

とりあえずビットマップで遊んでみた。


 私が最初にはまったこと２

そこで次に手に入れたのがRX621の開発キットだ

キットは秋月電子に行ってもらえれば購入可能だ、使い方とか学びたい人は本を買うと良いかも
ちなみに、私は本当に息詰まるまでは本に頼るつもりはない
本読む方が良いかもしれないが、ネットでも情報は入るし結局のところデータシートを見て実践していく方が楽しいのもあるからね
一応、本職はゲームプログラマーなので全くハードウェアの知識がないわけじゃない

で、RX621なのだがスペックはかなり良い
データシート（マニュアル）を見た時は外部メモリSDRAMも使用できるし３．３ｖ駆動なのでLi-ion辺りの電池でも動くと考えることが出来た
だが、見誤った・・・

秋月で販売されているRX621は実際のところ型番が「Ｒ５Ｆ５６２１８ＢＤＦＰ」である
100MHz CPU/512KB ROM/96KB RAMとスペックはDACとかDAPとかやっていけそうな気がする
だが、I/Oに問題がありSDRAMに対応していないことが分かった
Ｒ５Ｆ５６２１８ＢＤＦＰは１００ピンタイプ
SDRAMのメモリコントローラは１４４ピン以上のタイプから利用可能だ

痛感のミスなわけだがまあ、そこまで高いものではないので１４４ピンを独自に取り寄せることにしたのだ


 まとめ
マイコンにはやれることが限られているし消費電力や価格やスペックあれこれ多種多様
なので、販売されているMCUが多くなるのも必然です

自分の目的を果たすために必要な能力を持ちつつ、宝の持ち腐れになってり電池の無駄消費をしないように適度なものを選ばなくてはいけないのだ

DACには映像系はいらない・・・設定系を液晶とタッチで出来るのも面白そうだが
DAPには確実にアルバム情報とか曲選択とかプレイリスト制御とか液晶やアナログ操作が必須となる
100MHzでどこまで出来るのかは非常に気になるところだが、この先はやってみなきゃわからない
教えてくれる人も実際少ないと思うし聞いたところで理解できるか、文字や図で理解不可能ではないが・・・
やっぱり作って楽しむのが手作りの醍醐味
ちょっと回り道して悩んで駄目だったら誰かを頼る

そんな風に物事を進めるようにすると意外と色々なスキルが身についたりするのが楽しいもんだ

なんて、格好つけるだけつけて終わりにしますよぉー