labs.beatcraft.com
BC-USB-Kit

BC-USB-Kit 説明書

概要

BC-USB-Kit は、Microchip Technology社製 MCU (Micro Control Unit)である PIC24FJ128GB202 (以下PICマイコンと表記します) を搭載したUSBガジェット開発キットです。 Microchip Technology社が提供する開発環境を使用して、USBデバイスの開発・デバッグを行うことができます。

BC-USB-Kit には、オンボードでUSBコネクタのほか、EEPROM、温湿度センサー及びユーザーLEDと入力スイッチ各1個を搭載していますので、 すぐにこれらのデバイスを使ったUSBガジェットの開発を行うことができます。また、PIO I2Cなどを含む拡張端子を備えていますので、外部にセンサや表示ユニットなどを接続して拡張することもできます。

仕様

  • 絶対最大定格
    備考
    電源電圧-0.3〜20VUSBコネクタの電源ラインのみ(1-4端子間)
    入出力端子電圧 (1)-0.3〜3.6V5Vトレラント端子を除く ※1
    入出力端子電圧 (2)-0.3〜5.5V5Vトレラント端子のみ ※1
    動作温度0〜80℃結露なきこと
    ※1 5Vトレラント端子についてはピン配置を参照
    絶対最大定格は、モジュールの動作範囲を示すものではありません。この定格を超える入力を行うと一部あたは全部の機能が永久に機能しなくなったり、著しく性能が低下する限界を示すものです。この値を超えると必ずしも障害が発生するわけではありませんが、一瞬でも定格を超えないように取り扱わねばなりません。

  • 動作時定格
    項目最小標準最大備考
    電源電圧 (VBUS)455.5V (BUSバス電源電圧)
    Hレベル入力電圧2.33.6V
    Lレベル入力電圧00.9V
    Hレベル出力電圧2.83.3V
    Lレベル出力電圧03.3V

概略ブロック図

BC-USB-Kitの概略は下記に示します。
blockdiagram.png
※ EEPROM、温湿度センサは、I2Cで接続されています。
※ 一部を除き、PIOは、リマップピン機能で PIC 内部の任意の周辺回路に接続できます。
※ USB2.0 でサポートされるモードは、Low Speed と Full Speedです。

各部の名称

モジュールの各部の名称です。
Board1.png

No名称Ref備考
1ICSP接続端子J2ICD3、PICKit3などと接続するための端子
2リセットボタンSW1PICをリセットするためのスイッチ
3ユーザボタンSW2ユーザプログラムでアクセス可能なスイッチ
4ユーザLEDD1ユーザプログラムでアクセス可能なLED
5拡張端子J1外部デバイスを接続し、拡張するための端子
基板の両側にある端子列2つで1組になります
6USBTypeA コネクタ(オス)P1PCのUSBポートなどに接続するための端子
7電源表示LEDD2電源が供給されていると発光するLED (ユーザアクセス不可)
8PICマイコンU1PIC24FJ128GB202 マイコン本体です
9EEPROMU2I2Cでアクセス可能な1Mbits EEPROM
10湿温度センサU3I2Cでアクセス可能な温度および湿度センサ

※ 電源表示LED (D2) は、USBバスから電源供給されると点灯します
※ リセットボタン (SW1)は、PICのリセットに繋がっています。押すとPICがリセットされます
※ J1の1〜6番端子とJ2の1〜6番端子は並列になっています。どちらか一方のみを使用します
※ J1の端子をブレッドボードなどで使用する場合は、DIP 28P (連結ICソケット 28Pが必要です
   詳細はBC-USB-Kit/ピンヘッダ情報をご覧下さい

ピン配置

BC-USB-Kitは、DIP-28ピンサイズの接続端子と6ピンのピンヘッダサイズの接続端子があります。それぞれのピン配置は、下記の表の通りです。

  • DIP28ピンコネクタ (J1)
    機能・名称備考
    1MCLRJ2 と並列
    2VIOJ2 と並列
    3GNDJ2 と並列
    4PGED1J2 と並列
    5PGEC1J2 と並列
    6NC
    7VIO
    8SCL2I2C (2ch) 専用
    9SDA2I2C (2ch) 専用
    10GND
    11TMS/RPB57/USBID/RB5
    12NC
    13TDI/RPB7/CTED3/PMD5/INT0/RB7(RB7)
    14GND
    15GND
    16TCK/RPB8/SCL1/CTED10/PMD4/RB8(UART - CTS)
    17CVREFOUT/AN10/C3INB/RPB14/VBUSON/SCK1/CTED5/RB14(UART - RTS)
    18GND
    19AN11/RPB13/CTPLS/PMRD/RB13(UART-RX)
    20AN9/C3INA/RPB15/SCK2/CTED6/PMCS1/RB15(UART-TX)
    21VIO
    22GND
    23PGED3/VREF+/CVREF+/AN0/C3INC/RPA0/CTED1/PMD7/RA0
    24PGED3/VREF-/CVREF-/AN1/RPA1/CTED2/PMD6/RA1
    25SOSCI/RPB4/RB4
    26SOSCI/RPB4/T1CK/CTED9/PMA1/RA4
    27VIO
    28VBUS
    ●マークがある端子は、5Vトレラント対応端子です。


  • 6ピン ピンヘッダコネクタ
    番号名称備考
    1MCLRJ1 と並列
    2VIOJ1 と並列
    3GNDJ1 と並列
    4PGED1J1 と並列
    5PGEC1J1 と並列
    6NC
  • DIP-28ピンコネクタ(1)の1〜6番と6ピンヘッダ(J2)の1〜6番端子は並列になっています。
    プログラマはどちらか一方のみに接続します。他方にはなにも接続しないで下さい。
  • VIO は、PICマイコンおよび入出力信号用の電源ラインです。
    この電源ラインは、USBバスの電源ライン (VBUS) から供給される DC5V から生成され、供給されています。
  • VBUS は、USBバスの電源ラインから供給される DC5V のラインです。
  • 電源はUSBコネクタに接続されたUSBバスから供給されます。
  • J1 の各機能は、PIC24FJ のリマップピン機能により選択されます。
    詳しくは Microchip Technology社発行の PIC24FJ に関するマニュアルを参照してください。

拡張端子について

BC-USB-Kit には、ICSP 機能を含む J1 拡張端子 と ICSP 接続用である J2 ICSP 接続端子があります。
J1拡張端子は、600mil 幅の DIP-28 と同じサイズでスルーホールが配置されています。
この端子に DIP-28 ピンサイズの連結端子を半田付けすることができます。
この場合、DIP-28 ピンのIC ソケットに装着したり、2.54mmピッチのユニバーサル基板等に接続することが可能になります。
またブレッドボードに実装して、実験を行うことも可能です。

ICSP について

icsp.png
ICSP 端子は J1 と J2 に並列に配線されています。
SW1 はリセット端子に接続されています。押下すると、MCLRが L レベルになり、PIC がリセットされます。
J1 拡張端子のICSP 接続用の端子または J2 ICSP 接続端子もありますので、
PICKit3 や MPLAB ICD3 などを接続してプログラムや、デバッグを行うことができます。
J1 拡張端子の 1〜6 番と J2 ICSP 接続端子は、並列になっています。
この端子のどちらか一方のみに PICKit3 や MPLAB ICD3 などを接続し、他方の端子にはなにも接続しないでください。
接続するとプログラムやデバッグが不安定になったり、動作しなくなります。

USB について

usb.png
USB 2.0 をサポートしています。
USB の D-/D+ は PIC マイコンに接続されていますので、内蔵のUSB モジュールを有効にすることにより、使用することができます。
PIC マイコンによってサポートされるスピードは Low Speed と Full Speed です。J1 の11 番端子に USB-ID が配線されています。
オンボードの USB コネクタには USB-ID が配線されていません。
必要な場合は、J1 の 11 番端子を利用するか R5 (0Ω) を実装してUSB-ID を固定してください。
USB コネクタから供給される電圧が高い場合、過電圧保護IC によって遮断されます。

I2C について

i2c.png
BC-USB-Kit は、オンボードで I2C接続のEEPROMおよび温湿度センサーを搭載し、PIC 内蔵のI2C2 モジュールに接続してあります。
このため I2C2 の端子は、I2C デバイス用に予約されており、他の用途に利用できません。
SDA/SCL の各ラインは オンボードで 3.3kΩの抵抗によってプルアップされています。
外部にデバイスを接続するときは、DIP-28 ピンコネクタの下記の4 ピンを利用すると、連続したピンでアクセスできます。
EEPROM は、1Mbit のシリアルROM です。 I2C デバイスアドレスは 0x50 と 0x51 に固定されています。
温湿度センサの I2Cデバイスアドレスは 0x40 に固定されています。
外部にI2Cデバイスを接続するときは、これらのアドレスを避けてください。

J1 ピン番号名称備考
7VIO3.3V電源
8SCLI2Cクロック
9SDAI2Cデータ
10GNDGND

UART について

uart.png
BC-USB-Kit は、3.3V -CMOS レベルのUART を利用できます。
このラインは PIC マイコンのリマップ機能を使って、割り当てます。
この端子は、UART 機能を使わない場合や ハードウェアフローを使わない場合には、他の機能に割り当てて使用することが可能です。
UART を割り当てるときは 下記のマッピングを使うと、連続したピンでアクセスすることが可能です。
その他のピンに割り当てることもできます。
UART1 で利用する場合の設定レジスタを 以下に示します。

J1 ピン番号名称設定レジスタ設定値備考
15GND-GND
16CTSRPINR18<13:8>8
17RTSRPOR7<5:0>4
18GND-GND
19RXRPINR18<5:0>13
20TXRPOR7<13:8>3
21VIO-3.3V

アナログ入力

PIC マイコンに内蔵されたADC を利用して、AD 変換を行うことができます。
BC-USB-Kit で利用可能な入力ピンは 下記の通りです。
なお、リファレンス電圧端子は他の用途に割り当てられているため、BC-USB-Kit では使用できません。

J1 ピン番号名称
19AN7
20AN9

セカンドオシレータ

オンボードにはセカンドオシレータがありません。
セカンドオシレータを使うときは、26 番ピンに 32768Hz のクロックを入力してください。

プライマリオシレータ

OSCI/OSCO 端子に24MHz の水晶振動子が接続されています。
オンボードの水晶振動子を使い、USB 機能を利用する場合には、PIC マイコンに内蔵された USB モジュールに 48MHz のクロックが供給されるように設定が必要です。

  • PLL Prescaler PLLDIV<3:0> を通過したあと 4MHz のクロックが必要です。
    従って PLL Presaler は ÷ 6(PLLDIV<3:0> = 0101) が選択されなければなりません。
  • PLL から出力される System Clock は 32MHz を CPU Divier CPDIV<1:0> で選択された周波数になります。

参考資料

回路図および配置図

回路図および配置図は、PDF 版の BC-USB-Kit Manual 末尾をご覧ください。
fileBC-USB-KIT.pdf

更新履歴

2015/03/18 初稿掲載
2015/04/02 資料リンク修正

Satoshi OTSUKA

添付ファイル: fileblockdiagram.png 565件 [詳細] fileBC-USB-KIT.pdf 1325件 [詳細] fileuart.png 612件 [詳細] filei2c.png 654件 [詳細] fileusb.png 836件 [詳細] fileicsp.png 614件 [詳細] fileBoard1.png 1563件 [詳細]

BC::labsへの質問は、bc9-dev @ googlegroups.com までお願い致します。
トップ   編集 凍結 差分 バックアップ 添付 複製 名前変更 リロード   新規 一覧 単語検索 最終更新   最終更新のRSS
Last-modified: 2015-11-17 (火) 12:20:09 (589d)