リバーシブルなDIP変換基板（その２） [PIC]
前回の記事で書いたDIP変換基板は11/5にALLPCBさんに製造依頼し、11/12に届きました。5枚依頼していつものように6枚入っていました。
メモリ（IS62WV51216）を半田付けしたものが下の写真になります。ブレッドボードでの使用が前提なので細ピンヘッダを付けています。
ピンヘッダのピンを入れるのが少しきつかったのでもう少し穴径を大きくした方がいいかもしれません。現在のホール直径の設計値は0.76mmです。
★変更：念のためピンヘッダのピンの横幅を確認したところ0.7mm、以前秋月さんから購入した細ピンヘッダは0.4mmで今回使用したものは細ピンヘッダではありませんでしたorz
半田ごてで半田付けしたのであまりきれいじゃないですね^^;
反対側の半田付けはこんな感じです。（下の写真・・なんか浮いているように見えません？）
ついでなのでPIC24FJ64GA-004（TQFP）も付けてみました。半田付けが更に汚くなりましたｗ
以前44ピンQFPのDIP変換基板を探したことがありますが、秋月さんでも取り扱っておらずAitendoさんでやっと見つけることができました。
下の写真は今回作成したものと市販のものを並べた写真です。今回作成したものは市販のものより幅が2ピン分小さいのでブレッドボードに刺した場合、上下2列分を配線で使うことができます（製品化したら売れそうですねｗ）。
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| ALLPCBさんから届いたDIP変換基板 |
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メモリ（IS62WV51216）を半田付けしたものが下の写真になります。ブレッドボードでの使用が前提なので
★変更：念のためピンヘッダのピンの横幅を確認したところ0.7mm、以前秋月さんから購入した細ピンヘッダは0.4mmで今回使用したものは細ピンヘッダではありませんでしたorz
| TSOPのDIP化（44ピン） |
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半田ごてで半田付けしたのであまりきれいじゃないですね^^;
反対側の半田付けはこんな感じです。（下の写真・・なんか浮いているように見えません？）
| TSOPのDIP化での後半のピンの半田付け状況（ピンヘッダ取付前） |
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ついでなのでPIC24FJ64GA-004（TQFP）も付けてみました。半田付けが更に汚くなりましたｗ
| TQFPのDIP化（44ピン） |
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以前44ピンQFPのDIP変換基板を探したことがありますが、秋月さんでも取り扱っておらずAitendoさんでやっと見つけることができました。
下の写真は今回作成したものと市販のものを並べた写真です。今回作成したものは市販のものより幅が2ピン分小さいのでブレッドボードに刺した場合、上下2列分を配線で使うことができます（製品化したら売れそうですねｗ）。
| TQFPのDIP化変換基板比較 |
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Pic24ジェネラルボックスの作成（その２） [PIC]
前回の記事で書いたPic24GenBoxの基板ができてきました。今回は10/29に製造依頼して11/11に到着しました。
下の写真は部品を実装後のものです。
回路が簡単なこともあり、一発で動作しました。自作のpicleコンパイラの環境を入れています。
Pic24GenBoxの名前にあるようにボックスと言うからにはケースが必要ですね。
3DCADソフトはDesignSparkMechanicalを使っていますが、PCB設計CADのDesignSparkPcbから基板の3Dデータを引き継げるので便利です。
USB Mini-BコネクタとLED部分等を手直しして、ケース設計に使用します。
ケースは本体とフロントキャップの2ピース構成にし、本体側にインサートナットを２個埋め込んで、キャップをネジで固定するようにしました。フロント側が下図になります。
リア側が下図になります。コネクタ用の窓から基板に実装されたコネクタが出るようになっています。
下図はワイヤーフレームでの表示です。このケースはPETGのクリアフィラメントで出力予定なので本体側の内側に文字を入れてみました。
下の写真が完成写真です。想定通りコンパクトにまとまりました。
今回作成したPic24GenBoxはUSB接続でPIC24が動くだけのボックスですが、PIC24は「PIC24FJで４足ロボットの製作（その９）」の記事で書いたように単体でもバックグランドで12個のサーボを補間計算しながら20ms間隔で余裕で制御できる程パワフルなマイコンなんです。
今回のケースは２回作り直していますが、お陰で高い精度で仕上がりました。USB Mini-Bコネクタの穴もピッタリです。
リア側のコネクタ部分です。ピッタリですね。
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| Pic24GenBoxのプリント基板 |
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下の写真は部品を実装後のものです。
| Pic24GenBoxの部品実装後の基板（トップ面） |
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| Pic24GenBoxの部品実装後の基板（ボトム面） |
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回路が簡単なこともあり、一発で動作しました。自作のpicleコンパイラの環境を入れています。
| Pic24GenBoxの動作画面例 |
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Pic24GenBoxの名前にあるようにボックスと言うからにはケースが必要ですね。
3DCADソフトはDesignSparkMechanicalを使っていますが、PCB設計CADのDesignSparkPcbから基板の3Dデータを引き継げるので便利です。
USB Mini-BコネクタとLED部分等を手直しして、ケース設計に使用します。
| Pic24GenBox基板の3Dモデル |
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ケースは本体とフロントキャップの2ピース構成にし、本体側にインサートナットを２個埋め込んで、キャップをネジで固定するようにしました。フロント側が下図になります。
| Pic24GenBoxケースのCAD画面（フロント） |
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リア側が下図になります。コネクタ用の窓から基板に実装されたコネクタが出るようになっています。
| Pic24GenBoxケースのCAD画面（リア） |
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下図はワイヤーフレームでの表示です。このケースはPETGのクリアフィラメントで出力予定なので本体側の内側に文字を入れてみました。
| Pic24GenBoxケースのCAD画面（ワイヤーフレーム表示） |
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下の写真が完成写真です。想定通りコンパクトにまとまりました。
| Pic24GenBoxの外観 |
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今回作成したPic24GenBoxはUSB接続でPIC24が動くだけのボックスですが、PIC24は「PIC24FJで４足ロボットの製作（その９）」の記事で書いたように単体でもバックグランドで12個のサーボを補間計算しながら20ms間隔で余裕で制御できる程パワフルなマイコンなんです。
★追記 2021/11/14
ネジ頭が大きすぎるのでネジのみ小さくて短いものに変更しました。
ネジ頭が大きすぎるのでネジのみ小さくて短いものに変更しました。
| Pic24GenBox 外観 |
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今回のケースは２回作り直していますが、お陰で高い精度で仕上がりました。USB Mini-Bコネクタの穴もピッタリです。
| Pic24GenBox フロント側 |
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リア側のコネクタ部分です。ピッタリですね。
| Pic24GenBox リア側 |
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リバーシブルなDIP変換基板 [PIC]
ALLPCBさんから頂いたPCBをただで作れるクーポンが4枚（12月頭が期限）も貯まったので何か作ろうと画策しています。
しかし、プリント基板化後にハードディバッグするのは結構大変なので事前にブレッドボードで確認したいところです。今考えているものはTSOPパッケージの512K x 16bitのSRAM（IS62WV51216BLL-55TI）を使う予定なのでブレッドボードで評価するためにDIP変換基板を作ろうと考えています。クーポンを使うとはいえ単なるTSOPのDIP変換だけの基板を作るのは少し抵抗があるので「レトロマイコンZ80ボードの構想（その４）TQFP変換基板の作成２」の記事で書いたPIC24FJ64GA004用のDIP変換も兼ねるようにしようと思います（運よく両方とも44pin）。
単に対応するピンを接続しただけですが回路図は下図のようになります。
パターン設計は簡単にできるだろうと思っていましたが、意外に難しく、3度目にしてやっと完成しましたｗ
トップ面がTSOP用でボトム面がTQFP用の変換基板になります。試行錯誤してパターンを作成しましたが、ゴールにたどり着けるやり方は何通りもあるわけでは無いようです。
トップ面のTSOP用変換基板が下図になります。半分くらいのピンの接続はスルホールを通して裏側のTQFP用のトラックを再利用しています。
下図は裏側のTQFP用の変換基板になります。X軸を回転軸として180度回転させると表面の1番ピンと44番ピンが入れ代わり、リバース使用になります。
★追記 2021/11/06 {
３Ｄ表示を追記します。表面は大きなDP ICに隠れてTSOPが見えなかったｗ
シルク印刷よりもパターンが上に描画されているのが気になりますね。
DIP ICのプロパティに"3dpackage"の名前を追加し、valueを空白にすると表示が消えたので図も追加しました。
表面の３Ｄ表示では下図のようにシルクはパターンの上に描画されていますね。
}
★追記 2021/11/08 {
上図で裏面のTQFPの枠が破線で余分に描かれていますが、これはドキュメントレイヤー（トップ面にアサイン）に描かれているものでガーバーデータ上は描かれていないことを確認済みです。
}
ついでにNGだった行き詰まりパターンも貼っておきます。
最初にTSOPとTQFPのピンがなるべく重ならないようにずらして配置してみました。しかし、ピンが重なっている部分で詰んでしまいましたｗ
表面と裏面でピンの位置を下手にずらすよりも重ねた方が上手くいくような気がしたのでピン位置を重ねた状態でTSOP側から配線してみました。しかし、スルホール化しTQFP側の配線をする前に詰んでいることに気が付きましたｗ
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しかし、プリント基板化後にハードディバッグするのは結構大変なので事前にブレッドボードで確認したいところです。今考えているものはTSOPパッケージの512K x 16bitのSRAM（IS62WV51216BLL-55TI）を使う予定なのでブレッドボードで評価するためにDIP変換基板を作ろうと考えています。クーポンを使うとはいえ単なるTSOPのDIP変換だけの基板を作るのは少し抵抗があるので「レトロマイコンZ80ボードの構想（その４）TQFP変換基板の作成２」の記事で書いたPIC24FJ64GA004用のDIP変換も兼ねるようにしようと思います（運よく両方とも44pin）。
単に対応するピンを接続しただけですが回路図は下図のようになります。
| TSOP,TQFP to DIP 変換基板（TsopTqfp2Dip44p）回路図 |
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パターン設計は簡単にできるだろうと思っていましたが、意外に難しく、3度目にしてやっと完成しましたｗ
トップ面がTSOP用でボトム面がTQFP用の変換基板になります。試行錯誤してパターンを作成しましたが、ゴールにたどり着けるやり方は何通りもあるわけでは無いようです。
| TsopTqfp2Dip44pのパターン（両面） |
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トップ面のTSOP用変換基板が下図になります。半分くらいのピンの接続はスルホールを通して裏側のTQFP用のトラックを再利用しています。
| TsopTqfp2Dip44pのパターン（表面） |
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下図は裏側のTQFP用の変換基板になります。X軸を回転軸として180度回転させると表面の1番ピンと44番ピンが入れ代わり、リバース使用になります。
| TsopTqfp2Dip44pのパターン（裏面） |
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★追記 2021/11/06 {
３Ｄ表示を追記します。
シルク印刷よりもパターンが上に描画されているのが気になりますね。
| TsopTqfp2Dip44pの３Ｄ表示（裏面） |
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DIP ICのプロパティに"3dpackage"の名前を追加し、valueを空白にすると表示が消えたので図も追加しました。
表面の３Ｄ表示では下図のようにシルクはパターンの上に描画されていますね。
| TsopTqfp2Dip44pの３Ｄ表示（表面） |
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★追記 2021/11/08 {
上図で裏面のTQFPの枠が破線で余分に描かれていますが、これはドキュメントレイヤー（トップ面にアサイン）に描かれているものでガーバーデータ上は描かれていないことを確認済みです。
}
ついでにNGだった行き詰まりパターンも貼っておきます。
最初にTSOPとTQFPのピンがなるべく重ならないようにずらして配置してみました。しかし、ピンが重なっている部分で詰んでしまいましたｗ
| TsopTqfp2Dip44pのNGパターン１ |
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表面と裏面でピンの位置を下手にずらすよりも重ねた方が上手くいくような気がしたのでピン位置を重ねた状態でTSOP側から配線してみました。しかし、スルホール化しTQFP側の配線をする前に詰んでいることに気が付きましたｗ
| TsopTqfp2Dip44pのNGパターン２ |
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Pic24ジェネラルボックスの作成 [PIC]
世間ではマイコンは32bit以上が主流になっていますが、私は未だに16bitのPIC24FJをメインに使っています。処理速度が適度に速くて低消費電力なことろが気に入っています。
また、PIC24ならば自作のセルフコンパイラであるpicle言語が動くのでスクリプト感覚でマシン語に近い速度の処理が容易にできることも（私にとって）PIC24を使用する上で大きなメリットになっています。
更に自作のPIC24用の世界最小（だと思います）のブートローダ（OneBitLoader）を完備しているのでPickit等の書込み器が必要になる場面もほとんどありません。
「I2Cロガーの製作」の記事で書いたようなPIC24が直ぐに動かせる状態のツールが手元にあると何かと便利です。
今月分のALLPCBさんの太っ腹クーポン（送料含めてプリント基板作成が只）で何を作ろうか考えた結果、汎用的に使えるPIC24の基板（Pic24GenBoxと命名）を作ることにしました。
下図に示すように回路は至って簡単な構成で、PIC24FJ64GA002の入出力ピンの殆どをコネクタに出すようにしました。また、USBシリアルインターフェースとして買い置きのあるPL2303SAを組み込むことで、USBケーブルを接続するだけで手軽に動かせるようにしました。基板のサイズは 66mm × 42mm です。
グランドベタ化前のパターンを下図に示します。部品数が少なく部品密度も高くないのですんなり作成できました。
「ロゴマークの検討」の記事で書いた自分専用のロゴも入れてみました。
グランドベタ化後のトップ面のパターンが下図になります。スペースもあるので使い易いようにコネクタピンに対応する信号名も書いてみました。コネクタ枠のシルクに文字が掛かっていますがLアングルのピンソケットを使用する予定なので信号名の文字は隠れないはずです。
LEDはリード付きのものを使用し、発光部の先端をケースの穴から出す予定です。
ボトム面はスペース的に余裕があるのでロゴのサイズを大きくしました。
USBコネクタの表示が変ですが３Ｄ表示も貼っておきます。CADはDesignSparkPCBを使用しています。３Ｄ表示の際の部品の高さの指定方法は、回路設計画面で部品のHeightプロパティを変更後、PCB設計画面で Forward Design Changes を実行すると変更できます。
ＰＣＢ設計画面で部品プロパティを変更すると Back Annotation を実行して変更内容を回路設計側に反映する必要があります。
★追記 2021/10/29
ALLPCBさんにPCB製造を発注しました。発注と言っても無料クーポンを使ったので只ですが・・
ALLPCBさんのサイトが更新されていてクーポンを適用する方法が変わったので戸惑いました。以前はクーポン使用ボタンを押してPCB製造依頼画面に飛んでいたのですが、今回のサイト更新でクーポン使用ボタンは無くなり、PCB製造依頼すると自動的にクーポンが適用され製造費用が0円になりました。
PCB製造依頼での設定画面も貼っておきます。ほとんどの項目がディフォルトのままですが "mini Hole Soize" は 0.4mm に変更しました。
下の画面の "Related Results" 一覧の一番上の行の Prise 欄が Free になっていてクーポンが適用されていることが判ります。
"Order Now" のボンタンを押して送付先と業者の設定を Japan と DHL で指定し、"Add Cart" ボタンを押した後、最後に ガーバーファイルをアップロードしてオーダー完了です。
ガーバーファイル名はPCB製造依頼時の一般的な名称に変更すればＯＫです。
DesignSparkPCBの出力ファイル名とリネームファイル名の対応については「SuperSimpleController（その９）回路図とパターン設計」の記事の最後の部分を参照してください。
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また、PIC24ならば自作のセルフコンパイラであるpicle言語が動くのでスクリプト感覚でマシン語に近い速度の処理が容易にできることも（私にとって）PIC24を使用する上で大きなメリットになっています。
更に自作のPIC24用の世界最小（だと思います）のブートローダ（OneBitLoader）を完備しているのでPickit等の書込み器が必要になる場面もほとんどありません。
「I2Cロガーの製作」の記事で書いたようなPIC24が直ぐに動かせる状態のツールが手元にあると何かと便利です。
今月分のALLPCBさんの太っ腹クーポン（送料含めてプリント基板作成が只）で何を作ろうか考えた結果、汎用的に使えるPIC24の基板（Pic24GenBoxと命名）を作ることにしました。
下図に示すように回路は至って簡単な構成で、PIC24FJ64GA002の入出力ピンの殆どをコネクタに出すようにしました。また、USBシリアルインターフェースとして買い置きのあるPL2303SAを組み込むことで、USBケーブルを接続するだけで手軽に動かせるようにしました。基板のサイズは 66mm × 42mm です。
| Pic24GenBoxの回路図 |
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| ★変更 2021/11/12 Ver0.01a コンデンサと抵抗の値を微調整 |
グランドベタ化前のパターンを下図に示します。部品数が少なく部品密度も高くないのですんなり作成できました。
「ロゴマークの検討」の記事で書いた自分専用のロゴも入れてみました。
| Pic24GenBoxのパターン（グランドベタ化前） |
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グランドベタ化後のトップ面のパターンが下図になります。スペースもあるので使い易いようにコネクタピンに対応する信号名も書いてみました。コネクタ枠のシルクに文字が掛かっていますがLアングルのピンソケットを使用する予定なので信号名の文字は隠れないはずです。
LEDはリード付きのものを使用し、発光部の先端をケースの穴から出す予定です。
| Pic24GenBoxのトップ面パターン（グランドベタ化後） |
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ボトム面はスペース的に余裕があるのでロゴのサイズを大きくしました。
| Pic24GenBoxのボトム面パターン（グランドベタ化後） |
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USBコネクタの表示が変ですが３Ｄ表示も貼っておきます。CADはDesignSparkPCBを使用しています。３Ｄ表示の際の部品の高さの指定方法は、回路設計画面で部品のHeightプロパティを変更後、PCB設計画面で Forward Design Changes を実行すると変更できます。
ＰＣＢ設計画面で部品プロパティを変更すると Back Annotation を実行して変更内容を回路設計側に反映する必要があります。
| Pic24GenBoxk基板の３Ｄ表示 |
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★追記 2021/10/29
ALLPCBさんにPCB製造を発注しました。発注と言っても無料クーポンを使ったので只ですが・・
ALLPCBさんのサイトが更新されていてクーポンを適用する方法が変わったので戸惑いました。以前はクーポン使用ボタンを押してPCB製造依頼画面に飛んでいたのですが、今回のサイト更新でクーポン使用ボタンは無くなり、PCB製造依頼すると自動的にクーポンが適用され製造費用が0円になりました。
PCB製造依頼での設定画面も貼っておきます。ほとんどの項目がディフォルトのままですが "mini Hole Soize" は 0.4mm に変更しました。
| ALLPCBさんのPCB製造依頼画面１ |
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下の画面の "Related Results" 一覧の一番上の行の Prise 欄が Free になっていてクーポンが適用されていることが判ります。
| ALLPCBさんのPCB製造依頼画面２ |
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"Order Now" のボンタンを押して送付先と業者の設定を Japan と DHL で指定し、"Add Cart" ボタンを押した後、最後に ガーバーファイルをアップロードしてオーダー完了です。
ガーバーファイル名はPCB製造依頼時の一般的な名称に変更すればＯＫです。
DesignSparkPCBの出力ファイル名とリネームファイル名の対応については「SuperSimpleController（その９）回路図とパターン設計」の記事の最後の部分を参照してください。
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中華製マトリックスLEDキットでLチカ（その２） [PIC]
「中華製マトリックスLEDキットでLチカ」の記事で書いた中華製32ｘ16の2色のドットマトリックスLEDキットを二つ連結してみました。
LEDユニットには下の写真の左下にあるようにカスケード接続するための次段ユニットへの出力コネクタが実装されています。
これを利用すればLEDユニットを容易に多段接続することが可能です。
物理的に連結するためにLEDユニットの基板にある4つのホールを利用した接続パーツを３Dプリンタで作成しました。
上下のホールの基板の淵からの位置が微妙に異なるので別々に作成しています。
制御する上では1ラインに対して32ドット分のデータを送信していた部分を64ドット分に変更すればいいのですが、１ユニットの時には先頭のドットが表示面の左端に表示されていたので下の写真のように連結用のケーブルは長くなってしまいます（どうしてこのような設計にしたのか疑問）。
ソフト的に処理することで左右のユニットを逆にして短いケーブルで接続することも可能ですがケーブルの長さだけの問題なので下の写真のように接続することにしました。
尚、回路図や制御方法に関しては冒頭で書いた記事を参照してください。
表示面が下の写真になります。これくらいのサイズであれば電光掲示板としても使えそうですね。
YouTubeにサンプル動画をアップしたので貼っておきます。
カメラ動画では、橙色と赤の区別が付きにくく、表示タイミングと録画時のフレームタイミングの関係で少しカクカクしたように見えたり、最後の部分では横方向にドットが広がって見えますが肉眼では綺麗に見えています。
https://youtu.be/p2LM8fFhKdA
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LEDユニットには下の写真の左下にあるようにカスケード接続するための次段ユニットへの出力コネクタが実装されています。
これを利用すればLEDユニットを容易に多段接続することが可能です。
| 32ｘ16のDot Matrix LEDユニット |
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物理的に連結するためにLEDユニットの基板にある4つのホールを利用した接続パーツを３Dプリンタで作成しました。
上下のホールの基板の淵からの位置が微妙に異なるので別々に作成しています。
| LEDユニット連結パーツ |
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制御する上では1ラインに対して32ドット分のデータを送信していた部分を64ドット分に変更すればいいのですが、１ユニットの時には先頭のドットが表示面の左端に表示されていたので下の写真のように連結用のケーブルは長くなってしまいます（どうしてこのような設計にしたのか疑問）。
ソフト的に処理することで左右のユニットを逆にして短いケーブルで接続することも可能ですがケーブルの長さだけの問題なので下の写真のように接続することにしました。
尚、回路図や制御方法に関しては冒頭で書いた記事を参照してください。
| LEDユニットの連結（back面） |
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表示面が下の写真になります。これくらいのサイズであれば電光掲示板としても使えそうですね。
| LEDユニットの連結（front面） |
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YouTubeにサンプル動画をアップしたので貼っておきます。
カメラ動画では、橙色と赤の区別が付きにくく、表示タイミングと録画時のフレームタイミングの関係で少しカクカクしたように見えたり、最後の部分では横方向にドットが広がって見えますが肉眼では綺麗に見えています。
https://youtu.be/p2LM8fFhKdA
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