Micro:bit 回路回路図

Post Time: 2018-09-06 18:09:36 Category: Micro:bit Basic Tutorial

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概要

このページでは、micro:bitの回路図と、micro:bitに使用されている部品の電気的接続を示す部品表(BOM)について説明します。

回路図はBBCのmicro:bitハードウェアリポジトリから入手可能です。

micro:bitをベースにした自作をお考えの方は、無線モジュールをベースとし、レイアウトに独自の部品を追加できるスペースを設けた「リファレンスデザイン」をご利用いただくとよいでしょう。

主な機能

以下、micro:bit用のソフトウェアを実装する方、micro:bitとのインターフェイスを構築する方、micro:bit用のアドオンボードを設計する方に役立つ、ハードウェアに関する情報を抜粋しています。

LED 9 x 3

LEDマトリクスは物理的には5×5でレイアウトされていますが、ハードウェアでは9×3（つまり9列×3行）の走査型マトリクスとして実装されています。2行目Col 8と2行目Col 9は使用されていません。

LEDマトリクスは、アプリケーション・プロセッサ・ソフトウェアが生成する高速マルチプレックスを介して駆動されます。このソフトウェアは、LEDのRowとColのピンを使用して、ライトセンシング機能を実装します。Colの一部はエッジコネクタに表示されるので、余分なGPIOピンを使用したい場合は、ソフトウェアでディスプレイを無効にする必要があります。

インターフェイス

Interface シートには、USB コネクタの USB プロトコルを実装した ARM プロセッサである KL26 プロセッサが記載されています。これにより、ドラッグ＆ドロップ・インターフェースを使用して、アプリケーション・プロセッサにコードをロードする方法が提供されます。

このプロセッサのUSBプロトコルハンドラは、ドラッグ＆ドロップによるコードロードのインターフェースを提供するために、マスストレージクラスのデバイスを実装しています。また、USBを介したシリアルポートインタフェースを使用するためのConnected Device Classも提供します。

このインターフェースプロセッサには、USBの電圧をmicro:bitの残りの部分の電源に適した3.3Vに降圧するオンボードレギュレータも含まれており、このプロセッサレギュレータから120mAを引き出すことができます。USBコネクタに存在する可能性のあるESDスパイクや範囲外の電圧を抑制するために、TVSデバイスが装着されています。

このプロセッサは、micro:bitのGPIOピンには接続されていません。

センサー

micro:bitには加速度センサーと地磁気センサーの2つのセンサーICが搭載されています。加速度センサーは3軸の加速度を測定し、地磁気センサーはコンパスとして、また磁界検出器として使用することができます。

両デバイスはアプリケーションプロセッサのI2Cバスに接続されており、このバスはエッジコネクタの2つのピンにも接続されています。I2Cプルアップ抵抗は、ボードにあらかじめ取り付けられています。

磁力計はアプリケーション・プロセッサに対して1つのプロセッサ割り込みを発生させることができ、加速度計はアプリケーション・プロセッサに対して2つの異なるプロセッサ割り込みを発生させることができます。

この2つのICの物理的な向きは、アプリケーションプロセッサのドライバコードとのバイナリ互換性のために重要です。

電源

micro:bitへの電源供給は、3つのソースから行うことができます： USB、バッテリーコネクタ、そしてエッジコネクタの3Vパッドです。

USB電源の場合、KL26インターフェースプロセッサは、外部USB電圧をmicro:bitボードに適した範囲にするオンボードレギュレータを備えています。

低Vfダイオード（この場合、最大約0.23V）がソースの切り替えに使用されます。このダイオードは、他のソースからの逆電源を防ぎます。

エッジコネクタの3Vパッドからmicro:bitに電源を供給する場合は、そのパッドからのトレースがボード上のICに直接接続されるため、注意が必要です。最大許容電圧については、該当するICのデータシートをご確認ください。

アプリケーションプロセッサー

メイン・アプリケーション・プロセッサは、ランタイムコードとユーザーコードの両方を、単一のバイナリイメージとして実行します。

コードは、インターフェイスプロセッサーを介してこのプロセッサーにロードされます。

USBシリアルによる通信は、インターフェイスプロセッサーを介して行われます。

エッジコネクタのすべてのGPIOピンは、このアプリケーションプロセッサーによってサービスされます。

すべてのBluetooth機能は、このプロセッサにロードされたSoftDeviceスタックによって提供されます。

エッジコネクター

エッジコネクタは、micro:bitに装着される外部コンポーネントとの主要なインターフェースです。

このインターフェースには、デジタル、アナログ、タッチ、pwm、シリアル通信の各インターフェースがあります。

タッチセンシングモードで使用するために、P0 P1 P2に10MΩの弱プルアップ抵抗が取り付けられており、電源に弱くプルアップされてデフォルトのハイ入力となり、ユーザーがGNDパッドに触れることでピンが0V方向に引き下げられ、ロー入力となります。非タッチモードでは、これらのパッドはソフトウェアでより強い内部プルダウンが有効になっており、接続されていないときのデフォルトの入力状態は「Low」です。

3VとGNDパッドの両側にはガードピンがあり、ワニ口クリップで短絡してもスプリアス入力が発生し、デバイスの機能を低下させることがないようになっています。

丸いリング状の5つのパッドは、それぞれ表と裏が電気的に接続されています。

多くのピンは、micro:bitで使用するために代替機能が割り当てられています。これらの多くは、ソフトウェアで無効にすることができ、より汎用的なIOピンを得ることができます。

edge connector