私のスペシャル旧製作 / FPGA MAX 10 の研究 Raspberry Pi 用 カラー LCD タッチ・バネル 4DPi-32 ()D Systems) ①解説書 ( 600 頁 ) ② MAX 10 ③ライタ 論理回路の初歩 , HDL/C 言語開発から ④電子部品⑤開発用 DVD 入り ソフト CPU 組込み , LinuxI/O ボード連携まで 完全版 MAX 10 実験 0 稲書 ( 6 印② M 1 第理回第の物歩謝 0 リ C 言発から 0 ライタ 0 電子発用 0V0 入り ソフト CP リみ . x I/O ポ - ド連携まで キットで学ぶ MAX 実験キットで学ぶ FPGA 電子工作 FPGA 電子工作 FPGA & コンビュータ オ - ルインワン・キット オールインワン・ FPGA & ・山を コンビュータ MAX と・第キよ ! 要ぷ は・・辭の・をソフトつ工ー】に ア稽プロッサ′・ 0 薯 圓山宗智著 方なとを第第物 . ーードラ実ペリー・ イにす増物ャインチル ' の B5 判 DVD-ROM 1 枚 ー興発用ソフトウ : ア / 1 刈 0 第知 DY き ! い GA 電子工作 ルフトつよ 弘一子工物 1- バ - 物ト オールインワン・キット 十基板 2 枚 圓山宗智著 、編第に靆 ( 」 1 ア けンププロジェク村 十部品セット 2 個 B5 判 600 ページ ′第 0 一・ - 、ンっン ( ー・一復ン - ン・ンとの・ト ( 段ボール梱包 ) DVD-ROM 1 枚付き い 540 M165A ) 、イン、・′興ンス学お・ - 第 を・、・物響編第′ -40 ー 1 ・ - ・戸マイコン一い第 K50 ) に・・・、 定価 : 本体 15 , 600 円十税 定価 : 本体 6,000 円十税 32 ビット・スペシャル・マイコンからビンテージ旧まで・・・わがままチップ作り放題 / ① MAX 10 ②ライタ③ロ V 口付き / FPGA 電子工作スーバーキット 圓山宗智著 B5 判 DVD-ROM 1 枚十基板 2 枚付き定価・本体 4 , 500 円十税 LCD Board()x : 4Dsystems 4DPi-35)TOP Side MAXIO-FB LLII-LI l-l]l-ug ・ 98 0 0 こ箞く 0 Raspberry Pi 2 / 3 MOdel B ' - 連接両側ピン・ヘッダ : 間隔 2.5mm , 213 仁 AI - S220 」 AA - GA x f スペーサ六角雄雌ネジ : ゆ 2.6. 5.5mm , BSU ー 2605.5 x 2 スペーサ六角両雌ネジ : ゆ 2.6 , 20mm, ASU ー 2620X2 なべ小ネジ : ゆ 2.6 , 5mm, U ー 2605X4 連接ビン・ソケット : 高さ 16mm, 2160- A6- S220-3EA Ax ー スペーサ穴角両雌ネジ : の 2.6 , 19mm, ASU ー 2619X2 なべ小ネジ : の 2.6 , 5mm, U ー 2605X4 スペーサとコネクタの位置 SW : South West ( 左手前 ) S : South( 手前 ) NW : North West( 左奥) NE : No 「 th East( 右奥) N : North(R) 図 9 編成 B-2 : Raspberry Pi 十 MAX 10 十 Raspberry Pi 用拡張基板 (MAXIO- JB 基板なし ) ① Raspberry Pi を MAXI 0- FB 基板に接続 ② Raspberry Pi 拡張基板 ( シールド基板や HAT 規格基板 ) を最上段に接続 ③ MAXI O-EB 基板を奇数枚重ねると , RasptErry Pi 拡張基板は上下逆に搭載 ④ MAXI O-EB 基板上で 5V 電源が Wired-OR ⑤ MAXI O-FB 基板はコンフィグ & デバッグ済み , または Raspberry Pi からコンフィグ 一一 u-lW6 MAXI O-EB 基板 MAXI 0- FB 基板 Raspberry Pi 2 MOdeI B 写真 5 編成 B -2 を Raspbe 「Ⅳ Pi 用 3.2 インチ・カラー LCD タッチ・パネルと組み合わせた例 この写真は , Raspberry Pi 2 と 4D Systems 社の 4DPi-32 を 組み合わせた状態 . Raspberry Pi 3 を使う場合は , 4DPi-32 を使用すること . いずれのケースとも , RaspberryPi 本体を 専用ケース ( RS コンポーネンツ 908-4218 , フタなし ) に入れ た状態で使用できる USB Ethe 「 N SW 好評発売中 / トライアルシリース この の第 004 1 600 貢の解説書 2 ワンチカ FP 基板 MAX IO•FB 4 朝 5 fi 語 MAX ーし J CQ 出版杠 http://shop.cqpub ℃ 0. jp/ 195 ン 9 技術 2017 年 1 月号

aspberry = Pi orth (CN3) と RN23P52 AXIO-FB 基 RN10P50 種 RN04P60 。 = RN04„GCKO RS02 SDAI RS03_SCL 1 RS04_GCK0 RS15_RXD0 類 はんだジャ ンパ名称 RN02P6 RN14P59 RN15P58 RN17P57 RN18P56 RN22P5 ま RN22 ときに接続される信号 はんだジャンパをショートした 板 Nor 山 (CNI) 接続 , 。 RN02—SDAl RN03P61 。 ,. 。。 RN03 ー SC しし = FIP61< RN14-TXD0 RN15-RXD0 RN17_CE1 NI- RN18_CEONV 。、 FI ? N23 RNIO_MOSIO RN09_MIS00 RNI I_SCLKO RN08-CEON0 RN07LCEIN0 RN12-PWM0 RN 19 ー M 01 RN16_CE2N1 、一 RN20_MOSIV ・ . FIP39 、 RN09P48 RN11P47 RN08P46 RN07P45 RN12P44 RN19P43 RN16P41 、 RN20P39 21P RS02P 17 RS03P 14 RS04P 13 RS14P12 RS15P11 RS17P10 RS18P8 RS22P7 RS22 RS23 S K RS14 TXDO RS17_CEIN1 RS18 CEONI RSIO_MOSIO( * ) F2P3 RSIO_MOSIO( * ) FIP52 RS09_MIS00 RSI 1 SCLKO RS08_CEON0 RS07_CE 1N0 RS12_PWM0 RS19 MISOI RS16_CE2N1 RS20_MOS11 RS21 SCLK 1 FIP6 幻。 FIP60 FIP59 FIP58 FIP57 FIP55 。 FIP52 FIP50 FIP48 FIP47 FIP45 FIP44 霧 FIP43 FI P41 FIP38 F2P 14 F2P 13 F2P 12 F2P 11 F2P 10 F2P8 F2P7 F2P6 F2P141 F2P 140 F2P 135 F2P134 F2P 132 F2P131 F2P130 F2P127 F2P 124 私のスペシャル旧製作 / FPGA MAX 10 の研究 はんだジャンパをショートしたときの意味 にも接続しておくためである . のアナログ入力専用端子であり , デジタル入出力ができる FIP52 F2P3 と FIP52 のいずれにも接続できる . これは F2P3 が MAX 10 ( * )Raspberry Pi South (CN4) の RSIO—MOSIO は , MAXIO-FB 基板の Raspberry Pi South (CN4) と MAXIO-FB 基板 South (CN2) を接続 ' Raspberry Pi North(CN3) と MAXIO-FB 基板 North(CN1) を接続 Raspberry Pi RS23P6 South (CN4) と RS10P3 MAXIO-FB 基 RS 10P52 板 South (CN2 ) RS09P141 の接続 RS11P140 PS08P135 RS07P 134 RS12P132 RS19P131 RS16P130 RS20P 127 RS21P124 ピンの間の信号だけにしておくことを推奨します . もちろん必要があれば , Raspberry Pi 拡張基板の 未使用信号を MAX 10 FPGA に接続することは可能 ですし , Raspberry Pi 拡張基板を使用しなければ , 任 意の GPIO 信号を MAX 10 とのインターフェースに使 用できます . ・ MAXIO-EB 基板のはんだジャンバ MAXIO - EB 基板のコネクタ間を任意に接続するた めのはんだジャンパの一覧を , 表 4 に示します . ンタ技術 2017 年 1 月号 MAXIO - EB 基板のはんだジャンパには , 大きく分 けて次の機能があります . 自分が構築したいシステム に応じて , どのはんだジャンパをショートすればよい かをよく考えて使用してください . (1)Raspberry Pi 拡張基板への % C33 供給用はんだジ ャン / ヾ Raspberry Pi North ( 北側 ) コネクタ CN3 または Raspberry Pi south ( 南側 ) コネクタ CN4 に Raspberry Pi 拡張基板を接続したとき , そこに屹 C33 ( 3.3 V ) の供 給が必要な場合はショートする . 191

Raspberry Pi ShieId(LCD Touch Panel etc. ) LCD Board()x : 4Dsystems 4DPi-35)TOP Side USB Raspberry Pi 2 / 3 MOdeI B 連接両側ピン・ヘ、ソダ : 間隔 17mm, 2131-AA-S220-AD-GA x 1 スペーサ六角雄雌ネジ : の 2.6 , 20mm, BSU-2620x2 スペーサ六角両雌ネジ : の 2.6 , 20mm, ASU-2620x2 。なべ小ネジ : ゆ 2.6 , 5mm, U ー 2605 x4 連接ピン・ソケット : 高さ 16mm, 2160-A6-S22Ö-3EA-GAx 1 スペーサ六角両雌ネジ : の 2.6 , 19mm, ASU-2619X2 なべ小ネジ : ゆ 2.6 , 5mm, U ー 2605X4 スペーサとコネクタの位置 SW : South West( 左手前 ) NW : North West( 左奥) S : South( 手前 ) NE : North East( 右奥 ) Raspberry Pi 2 / 3 MOdel B N : North(R) (a) 手前側から見たところ (b) 立体構造図 図 8 編成 B-I : Raspberry Pi 十 MAX 10 十 Raspberry Pi 用拡張基板 (MAXIO-JB 基板付き ) ① Raspberry Pi を MAXI 0- FB 基板に接続 ② Raspberry Pi 拡張基板 ( シールド基板や HAT 規格基板 ) を最上段に接続 ③ MAXIO - EB 基板を奇数枚重ねる場合は , Raspberry Pi 拡張基板は上下逆に搭載 ④ MAXIO - EB 基板上で 5V 電源と 3.3V 電源が W ⅳ - OR ⑤ MAXI O-JB 基板から MAX 10-FB 基板をコンフィグ & デバッグ ・編成 B ・ Raspberry Pi 十 MAX 10 十 Raspberry Pi Raspberry Pi, REVISON 1. x HARDWARE, Revision: 1.4 , 28th October 2015 , 4D Systems Pty. Ltd. 用拡張基板 ( 5 ) 4DSystems, 4DPi-32-II, 3.2 " Primary Display for the Raspberry Pi と MAX 10 を接続し , そこにさらに Raspberry Pi, REVISON 2. x HARDWARE, Revision : 2.4 , Raspberry Pi 用拡張基板を接続する構成が編成 B で 24th May 2016 , 4D Systems Pty. Ltd. す . コンフィグ & デバッグ用の MAXIO - JB 基板を併 ( 6 ) 4DSystems, 4DPi-35, 3.5 " Primary Display for the 用する編成 B -1 を図 8 に , 併用しない編成 B -2 を図 9 に Raspberry Pi, REVISON 1. x HARDWARE, Revision : 1.4 , 28th October 2015 , 4D Systems Pty. Ltd. 示します . ( 7 ) 4DSystems, 4DPi-35-II, 3.5 " primary Display for the 編成 B -2 の拡張基板として , Raspberry Pi 用 32 イ Raspberry Pi, REVISON 2. x HARDWARE, Revision: 2.4 , ンチ・カラー LCD タッチ・パネルを使用した例を写 24th May 2016 , 4D Systems Pty. Ltd. 真 5 に示します . LCD 基板は上下反対に搭載すること ( 8 ) LT1963A series Data Sheet, 1.5A , Low Noise, Fast になるので , Raspberry Pi の OS プート設定で表示の Transient Response LDO Regulators, 11963aff , Rev. F, 09 / 2013 , Linear Technology Corp. 向きを 180 度回転させて使います . ( 9 ) ポリスイッチラジアルバーツデータシート , 2 開 9 , Tyco Electronics Japan. ◆参考文献◆ ( 10 ) CAT24C32, 32-Kb 12C CMOS Serial EEPROM Datasheet, (1) 圓山宗智 : 2 枚入り ! 組み合わせ自在 ! 超小型 ARM マイ Rev. 24, June 2015 , ON Semiconductor. コン基板 , 2011 年 4 月 , CQ 出版社 . (11) Micro-USB(USB2.0) コネクタ ZX シリーズデータシート , ( 2 ) Broadcom BCM2835 ARM Peripherals, 06 Feb, 2012 , 2013 年 9 月 , ヒロセ電機 . Broadcom Corporation. ( 12 ) 園山宗智 ; MAX 10 実験キットで学ぶ FPGA & コンピュー ( 3 ) 参考文献②の訂正情報 http://elinux.org/BCM2835 タ , 2016 年 12 月 , CQ 出版社 . datasheet_errata ( 4 ) 4DSystems, 4DPi-32, 3.2 " Primary Display for the USB MAXIO-JB ILIILIOV MAXIO-FB MAXIO-EB MAXI O-JB ※スペーサ は省略 l-Lll-U6L USB Ether MAXIO-FB MAXI O-EB 194 極ンタ技術 2017 年 1 月号

MAXIO-EB 給電用 USB micro B コネクタ Raspberry Pi の CN4 本体 * / 拡張基板 または MAXI O-EB 基板 Raspberry Pi GPI 〇コネクタ * 給電用 USB micro B コネクタ Raspberry Pi (5V) VBUS CN7 UI LTI 963AEST -3.3 (Linear TechnoIogy) 電圧レギュレータん 033 ( 3.3V ) 3.3V / 1 .5A CN3 :5V スイッチ 2A ん 05 (5V) ポリ・ 5V (5V) ポリ・ スイッチ ショットキー バリア・ ダイオード 3A 逆流防止ロ路 MAXI O-FBZ 板 MARYÄ板 MARY 基板 5V MAXI O-EB 基板内 ん 05 (5V) 墓板内 電源供給 * Rasobe 「 ry Pi 2 / 3 MOdeI B 本体の GPI 〇コネクタ の 5V 端子は , 外部から供給可能 ( 本体内部の電源 ロ路に逆流防止ロ路あり ) : 給電箇所 ( MAXI O-EBZ 板または Raspberry Pi 本体のいすれか , または両方から給電 ) 図 4 MAXIO - EB 基板の電源系統図 MAXIO ー EB 基板の回路詳細 ・ MAXIO - EB 基板の回路図と部品表 MAXIO - EB 基板の回路図を図 3 に , 部品表を表 2 に 示します . 表 2 の備考欄に「実装はユーザ判断」と記載のある部 品は , MAXIO - EB 基板の使い方に応じて , ユーザに 実装していただく部品です . 具体的な実装例は後述し ますが , 基板の表面に実装するか , 裏面に実装するか を含めて , システム構成をよく検討したうえで実装し てください . 表 2 の備考欄に記載の付属品の中で , 連接用ピン・ ソケットと連接用両端ピン・ヘッダは , MAXIO-EB 基板専用に開発したものです . これらは基板間を接続 するための部品ですが , 特に連接用両端ピン・ヘッダ は , 基板間隔に応じて複数種類を用意しました . 詳細 ・ MAXIO - EB 基板の電源系統 は後述します . 188 供給します . USB micro B コネクタ CN7 は電源供給 レータ UI を介して , 基板内と外部コネクタに 3.3 V を 外部コネクタに 5 V を供給します . 同時に電圧レギュ とショットキー・バリア・ダイオード DI を経由して , ネクタ CN7 から 5 V を給電すると , ポリ・スイッチ FI 示します . MAXIO - EB 基板内では , USB micro B コ MAXIO - EB 基板の電源系統図を , 図 4 の上半分に 専用であり , USB 信号線 ( D + / D ー ) は接続されてい ません . Raspberry Pi 本体基板は , 図 4 の下半分のように 5 V 系の電源回路内に逆流防止回路があるので , GPIO コネクタの外部からも 5 V を供給できるようになって います . よって , MAXIO-EB 基板に Raspberry Pi を 接続する場合は , システム電源としては , MAXIO- EB 基板上の USB micro B コネクタか , または Raspberry Pi 本体基板上の USB micro B コネクタの いずれか , あるいは両方から供給できます . MAXIO-EB 基板を多段積みしたり , MAX 10 FPGA 内に大規模かっ動作周波数が高い論理回路を実 装するなど , システム全体の消費電流が大きく動作が 不安定になる場合は , MAXIO-EB 基板と Raspberry Pi 本体基板の両方の USBmicroB コネクタに対して , 外部から 5 V を給電してください . ・ Raspberry Pi の G曰0 コネクタ 参考のため , Raspberry Pi の GPIO コネクタの信号 配置を表 3 に示します . 各 GPIO 信号は Raspberry Pi 基板に搭載された SoC (Broadcom BCM283x) の端子 であり , ほとんどの GPIO 端子には複数の機能がマル チプレクスされています . 表 3 の「周辺機能」とその「機 能端子」の列には , よく使われるものを示しています . 通常の GPIO ( 汎用入出力ポート ) だけでなく , 各種汎 用のシリアル通信機能がマルチプレクスされています . 調歩同期式シリアルの UART (Universal Asynchronous ンタ技術 2017 年 1 月号

表 1 MAXI O - EB 基板の仕様 項目 85mm x 56mm (Raspberry Pi 2 / 3 M0del B と同サイズ ) 基板外形 層数 / 部品実装面 2 層基板 / 片面実装 ・ 3.3V 1.5A LDO ( LT1963A ) 搭載 ・複数の電源供給元 (5V) micro USB コネクタ (5V) から供給 , または 電源 Raspberry Pi コネクタ (5V) から供給 . RPi は逆流防止付きなので双方向給電可 ( いずれからも , RPi 含めたシステム全体に電源供給が可能 ) ・ Raspberry Pi の GPIO 構成の自動コンフィグ用 ID 機能対応 ・ 32k ビット 12C EEPROM 搭載 . Raspberry PI から書き込み可能 ・ RaspberryPi 接続用 ( 多重積み上げ可能とするため , 南北 2 カ所 ) ・ MAXIO - FB 基板接続用スロット x 1 ・ MAXIO-FB 基板コンフィグ用 JTAG 接続コネクタ ・ MARY 基板接続用スロット x2 ( FB 基板とは排他利用 ) 基板裏面のはんだジャンパにより , ユーザがコネクタ間を任意に結線 ・ RaspberryPi 経由で , PC やネットから FPGA を容易にアクセス可能 オリジナル CPU 設計など , 論理 ・ FPGA の動作状況の確認や信号の入出力を PC 経由で実行可 設計・検証環境の充実化 ・独自 CPU のプログラム転送やデバッグ機能を容易に実現可能 ・ Raspberry Pi の既存周辺機能を増設可能 ・ Raspberry Pi の新規周辺機能を追加可能 Raspberry Pi 自体の機能を拡張 ・ Raspberry Pi に高性能並列演算プロセッサなどを追加可能 ・ Raspberry Pi と FPGA の間のインターフェースは SPI, UART, 12C, GPIO ・ FPGA を Raspberry Pi 経由でコンフィグレーション可能 (JTAG PIayer) FPGA のコンフィグ ・ Raspberry Pi を FPGA に接続しつつ , Raspberry Pi 用のタッチ LCD パネル基板 Raspberry Pi の市販拡張基板と など , 市販の各種拡張基板や HAT 規格基板の同時利用が可能 の高い親和性 ・ MARY 基板を搭載可能 MARY 基板との高い親和性 ・ MARY 基板は Raspberry Pi から直接 , または FPGA から制御可能 ・ MAXIO - FB ( および MAXIO - JB ) 基板を搭載しながら多重に積み上げることができ 多重接続による大規模システム るので , 大規模システムの実現が可能 の構築 内 Raspberry Pi ID 機能 コネクタ 機能設定 機能と応用例 MAXIO-EB 人 0 用 接【 はんだジャンパ SBD(3A) ポリスイッチ (2A) CC5 レ bC33 MAXIO-FB 32K ビット 12C EEPROM CAT24C32WI-GT3 ( オン・セミコンダクター ) 6 はんだジャンパ はんだジャンパ MARY MARY レ bC33 3.3V LDO レギュレータ LT1963AEST -3.3 ( リニアテクノロジー ) 1 .5A , 逆流防止付き 図 1 MAXIO - EB 基板のプロック図 さまざまな拡張システムを実現できる 基板裏面のはんだジャンパにより , コネクタ間を任意に結線することで , CC33 CC5 豆 0 朝 ( 2öピシメ 2 列 Raspberry Pi 接続用 LED ンシスタ技術 2017 年 1 月号 184

An oid でもシリアル通信 ! : シリアル通信を B 旧 etooth 経由の無線システムや USB 接続に置き換え。 Raspberry Pi にも対応予定。 RS -232C 機器を引 uetooth で通信制御可能に ! RS -232C 機器を USB ボートで接続可能に ! ラ 7J イ 対応予定 ! D-Sub 9 ヒン ( オス ) BIuetooth RS -232C 変換アダブター REX-BT60 標準価格¥ 24 , 000 ( 税抜 ) RS- 2 ・ RS -232C 機器を引 uetooth 経由でアクセス可能に ・ Bluetooth Version2.1 十 EDR Class2 準拠 D-Sub 9 ピン ( オス ) 。、有害 6 物質 、不使用… ラ 7J イ 対応予定 ! . 有害 6 物質 ・ホストの B 旧 etooth ホストアダブターを使ってシリアル機器ヘアクセス ・ハードウェアフロー制御をサポート (CTS/RTS) ・ Windows 、 Android 用サンプルアプリケーション提供中 ・ AC アタブター標準添付 USB シリアルコンバーター ( USB スタンダード A タイプ ) 標準価格¥ 5 ′ 800 ( 税抜 ) USB シリアルコンバーター ( USB Mic 「 oB タイプ ) 標準価格¥ 6 ′ 800 ( 税抜 ) USB シリアルコンバーター ( USB BusPowe 「供給タイプ ) REX-USB60MB REX-USB60F ・発売開始から 15 年のロングセラーモデル ・ Windows 、 Android 用サンプルアプリケーション提供中 ・ RS-232C 機器を USB 経由でアクセス可能 REX-USB60FPW e2e 価格 \ 7 , 040 ( 税抜 ) , ラズバイで使える RS : 485 : ' 当社は各種インターフェイスの Raspberry Pi 対応により IoT の実現をサポートします ! 当 RATOC e2eStore で ラズベリー・バイへの対応を開始 ! 図中の「 REX-USB70 」 ( 製品概要は右記参照 ) を使用して、 Raspberry Pi と と Raspberry Pi を接続し、簡易の監視システムとしての利用が考えられます。 例えば、太陽光発電の発電状態を遠隔からモニタリングする目的でパワコン せて IoT 用途の産業用コンヒューターとしても使われはしめています。 接続環境が標準で利用できることから、様々なセンサーデバイスと組み合わ Raspberry Pi は Linux をベースとした OS が搭載可能で、インターネットへの Pi 」のサポートを開始しました。 IoT 関連で注目されている超小型シングルボードコンピュータ「 Raspberry ラトックシステムの開発者向け販売サイト「 RATOC e2eStore 」では、近年 パワコンとの RS -485 接続が可能となります。 USB7t{—トに RS -485 インターフェイスを増設 ! USB tO RS -485 コンバーター REX-USB70 標準価格¥ 19 ′ 000 ( 税抜 ) ・ USB2.0 準拠 RS -485 インターフェイス ・絶縁型トランシーバー搭載 ・最大 DTE921.6kbps をサポート ・士 15kV ( HBM ) までの ESD 保護回路搭載 リ有害 6 物質 , 不使用 太陽光バネル ■画■・・ ノ ( ワコン※ AC Output 発電情報を モニターする Raspberry Pi 加 t ぼもい、 CIO, d 、 RS -485 REX-USB70 ※パワコン ( バウーコンディショナ ) : 太陽光なとで発電された直流の電気を交流の電気へ変換する装置で、その多くは発電情報モニター用インター フェイスに RS -485 を搭載しています。 e2eStore サイトでは今後 Respberry Pi に対応する各種インターフェイス装置 やソフトウェア、関連情報等を提供していきます。 ・半ニ重モードの送信設定を RTS モードと自動制御モードで選択可能 ・ Windows10 、 8.1 、 7 、 Vista 、 XP 対応 http: 〃 www.ratocsystems.com/ store e2e http: ″ WWW諸at00-e2e5t0「e・00Eた 工ンジニアによるエンジニアのたあの Web ショップ登場 製品詳細 URL RATOC Systems,Inc. ラトックシステム株式会社 ■ご購入に関するお問い合わせ [ サポートセンター ] ( 10 : 側 ~ 13 : 00 ロ 4 : 00 ~ 17 : 月 ~ 金 ) TEL06 ( 6633 ) 6741 FAX06 ( 6633 ) 8285 ・製品に関するお問い合わせ [ システムソリューション事業部 ] TEL 06 ( 33 ) 5768 FAX 06 ( 6633 ) 8285 ー RATOC ホームページ [U RL] http://www.ratocsystems.com/ 第通信販売 [RATOC Direct] http://rps.ratocsystems.com/ ・記載されている名称・商品名は各社の商標または登録商標です。ただし本文中には、 ' ・および " TM " 等のマークは明記しておりません。・予告なく外観または仕様の一部を変更することがあります。 ・表示価格には消費税が含まれておりません。・ " REX " は株式会社リコーが商標権を所有していますが、弊社は使用許諾契約により本商標の使用を認められています。 ンタ技術 2017 年 1 月号 23

表 4 MAXIO - EB 基板のはんだジャンパ はんだジャンパをショートした はんだジャ はんだジャンパをショートしたときの意味 種類 ときに接続される信号 ンパ名称 C33 ( 3.3V ) Raspberry Pi North(CN3) の接続先基板に C33 を供給 VCC33N VCC33N 電源 C33 ( 3.3V ) Raspberry Pi South (CN4) の接続先基板に屹 C33 を供給 VCC33S VCC33S 2 ー A = 。 RN03-SCL1 ; RS03-SCL14x RNS(),W RNS04 RN04 GCKO RS04—GCK0 RNS14. - N14 こ TXDO 。ー 葺 RS14 „TXDO RN15-RXD0 RS15LRXD0 RNS15 RNS17 ー = 、、 RN17 工ÉINI 訳 SI た CEINI を RS18 → CE0 RNS18 RN18 工印 N し RNS27 RS27 裹 0 RN27A RS22 bRNS22 RN22 NS23 RN23 RN24 RS24 RNS24 言 bé y をア i NSI() = RN IO_MOSIO 。 = RSIO=MOSIO 亟 ( いの。と S09 こ MIS00 Raspberry Pi North ( CN3) と Raspberry Pi south (CN4) の間を RN09—MIS00 aspbekry1Pi ダイレクト接続 ( スルー接続 ) 長 S2 utb(CN4) の RNS2ö RN25 RNII : SC し KO : RSILSCLKO ダイレッ , ト接続只 NS 耋 - RN08 上印 N0 ・ RS08-CEON0 RNS08 RNS07+ RN07—CEINO .RS07—CEIN RN05-GCK1* NS05 RS05_GCKV RN06_GCK2b8M' ・ R 団 6 ー GCK2 、 RNS06 NSI± RS12 PWM() 二 RN12—PWM(Y RN13-PWM 1 = 。 RS13 ⅵ MI ; = RNS13m A{S19—MISOf RNS19 RN19-MIS01 RNS16 、 RN16 工 E2N し、 RSI 矼 C 理 NI : こ RN26 RN20-MOSIV - RS20 MOS 仕 RNS20 、 SLOTI の MARY 基板側の CN4-4 を Raspberry Pi south (CN4) に接続 MISI MARY レ CN114 RSIO MOSIO SLOTI の MARY 基板側の CN3-1 を Raspberry Pi south (CN4) に接続 MARYI/CNIO-I RS12_PWM0 MIPI SLOT2 の MARY 基板側の CNI-I を GND に接続 M2GND MARY2/CN 12-1 GND SLOT2 の MARY 基板側の CN2-4 を Raspberry Pi south (CN4) に接続 M2TXD MARY2/CN134 RS15 RXDO 、 Raspberry Pi North ( CN3) と Raspberry Pi South ( CN4) の間をスルー RSID— 。 SD—SD- Raspberry Pi North ( CN3) と Raspberry Pi South ( CN4) の間をスルー RSIDSD* RNIDSD 。・ = RNID-SC< U2 ( SCL ) RN の 0 , Raspberry Pi North(CN3) から EEPROM をアクセス ・。 RNID—Sm U2-5(SDA)iB RNID 、 SD 、 RSIDSC 、 U2 る ( SC リ第 RSID-SCæ Raspberry Pi South (CN4) から EEPROM をアクセス ぉ RSI 以 U2-5(SDA RSID_SDd EEPROM をライト・プロテクト 7 JTAGEN(CN5-8, CN6-4) を GND に接続 JTAGEN GND JTAGEN RNTDI RN05 GCK 1 TDI RNTMS RN06 GCK2 TMS Raspberry Pi North (CN3) から JTAG 信号を制御 TDO Raspberry Pi RNTDO RN13 PWMI からの JTAG RNTCK TCK RN26 制御 RSTDI RS05_GCK 1 TDI T MS RS06_GCK2 RSTMS TDO RS13_PWM1 RSTDO RS26 TCK RSTCK MARY 基板 Raspberry Pi South (CN4) から JTAG 信号を制御 190 ンタ技術 2017 年 1 月号

私のスペシャル旧製作 / FPGA MAX 10 の研究 CN CNI MAXIO-FB MAXIO-EB Raspberry Pi (a) Raspberry Pi 十 MAX 1 0 図 2 MAX 10 と Raspberry Pi の接続例 その外形を写真 2 に , 仕様を表 1 に , プロック図を 図 1 に示します . MAXIO-EB 基板を使うと , Raspberry Pi に FPGA を搭載した MAXIO-FB 基板を接続するだけでなく , 同時に Raspberry Pi の市販の各種拡張基板 ( タッチ LCD パネル基板やアナログ入出力基板など ) や HAT (Hardware Attached on T 叩 ) 規格の基板を重ねて載 せることもできます . MAXIO-EB 基板上のコネクタには , Raspberry Pi, MAX 10 FPGA, 市販の拡張基板などを接続しますが , このコネクタ間の信号を互いに結線できるように MAXIO - EB 基板の裏面には多くのはんだジャンパが 用意されています . Raspberry Pi の個々の GPIO 信号 を , FPGA 側に接続したり , あるいはそのままもう一 つの GPIO コネクタに接続する ( スルーさせる ) ことな どができます . ・ MAX 10 と Raspberry Pi を接続する MAXIO - EB 基板が想定している基本的な使用方法 は , MAX 10 と Raspberry Pi を互いに接続させるこ とです . 図 2 にその使用方法の一例を示します . 図 2 ( a ) は , シンプルに Raspberry Pi と MAX 10 を 接続するケースです . MAXIO-EB 基板の上に , MAXIO-FB 基板を載せます . そして , Raspberry Pi と MAX 10 の間で互いに結線したい信号を , MAXIO- EB 基板上のはんだジャンパで接続してください . ・ Raspberry Pi 専用拡張基板を使いながら MAX 10 を接続する 図 2 ( a ) の構成に加えて , Raspberry Pi 専用の拡張 基板 ( タッチ LCD パネル基板や HAT 規格基板など ) を 搭載する使い方を図 2 ( b ) に示します . Raspberry Pi LC[N 板 , 拡張基板 CNx ※上下反転して搭載 北 CN3 CNI CN2 MAXIO-FB MAXIO-EB CN4 Raspberry Pi (b) Raspberry Pi 本体十 Raspberry Pi 用拡張基板十 MAX 1 0 MAXIO-EB 基板には , その南北位置に Raspberry Pi の GPIO コネクタと同じ 40 ピンのピン・ソケットか ピン・ヘッダを実装できるスペースを対称に配置して あります . 北側のコネクタに RaspberryPi を接続して , 南側のコネクタに Raspberry Pi 専用の拡張基板を接 続できます . 南側のコネクタに拡張基板を接続する場合は , Raspberry Pi 本体に載せる場合に対して上下 ( 南北 ) 反転して搭載してください . 図 2 (b) の構成でも , Raspberry Pi 本体 , MAX 10 , Raspberry Pi 拡張基板の間の各信号線は , MAXIO- EB 基板上のはんだジャンパで接続してください . MAXIO - EB 基板の南北のコネクタをダイレクトに接 続するはんだジャンパがあるので , Raspberry Pi 本 体から拡張基板を通常通り制御しながら , 余った信号 を MAX 10 側に接続することで , Raspberry Pi シス テムと FPGA のコラボを楽しめます . ・ MARY 基板を接続する MARY 基板とは , 3 cm ロの小型基板の上に , カラ ー OLED 表示モジュール , 3 軸加速度 MEMS センサ , 2 色 LED マトリクス , XBee 無線モジュール , micro SD カード・スロット , GPS モジュール , RTC カレン ダ・クロックなどを搭載したモジュール基板のことで , 搭載機能ごとに複数種類の基板がリリースされていま す . 詳細は参考文献 ( 1) を参照してください . MAXIO - EB 基板には , この MARY 基板を最大 2 個 まで搭載することもできます . ただし MAXIO-EB 基 板は , MARY 基板を載せる場合には , MAXIO-FB 基 板を載せられません ( 排他使用 ). MARY 基板の搭載 方法の詳細については , 参考文献 ( 12 ) を参照してくだ さい . 【セミナ案内】実習・直伝 / 最新 FPGA を使ったビデオシステムの開発 ( アプリケーション 拡張編・ Vivado 20162 対応リニューアル ) 】 , 講師実演演習あり一全部入り FPGA 使い トランシスタ技術 2017 年 1 月号倒し / お手軽ネットワーク対応 / / 【講師】早乙女勝昭氏 , 12 / 22 ( 木 ) , 四 , 0 開円 ( 税込 ) http://seminar.cqpub.co.jp/ 185

・お断り 本稿は , 書籍「 MAX 10 実験キットで学ぶ FPGA& コンピュータ」 ()Q 出版社 ) からの抜粋です . FLASH 内蔵工ントリ版で チップ内電子工作 私のスペシャル旧製作 / FPGA MAX 10 の研究 ⑨拡張用 MAXIO ー EB 基板のハードウェア詳説 Raspbe 卿 Pi の機能拡張と , MAXIO のコネクティビティ強化 圓山示智 Munetomo Maruyama れており , 手軽にプログラミングを楽しむコンピュー Raspberry Pi に MAX 10 FPGA を搭載した ティング環境として活用している方も多いと思います . MAXIO - FB 基板を接続して , さまざまな実験やシ ネットワーク (Ether, Wi-Fi) はもちろんのこと , 市販 ステム構築をするための拡張基板 MAXIO - EB ( EB のさまざまな周辺機器 ( USB 機器 , BIuetooth 機器 , は , Expansion Board の略 ) を , 別売りで提供しま カメラ , LCD パネルなど ) を接続できる強力なコネク 豸す . 本稿では , この MAXIO 」 EB 基板のハードウ ティビティ能力があり , 一人前のパソコンと等価な機 ェアについて詳しく解説します . 能を一通り備えています . そして特筆すべきこととして , GPIO (General MAXIO-FB 基板に接続できる Raspberry Pi として purpose lnput / Output) 信号を引き出したピン・ヘ は , Raspberry Pi 2 M0del B および Raspberry Pi 3 ッダを介して , 独自のハードウェアを手軽に接続でき ModeIB のいずれにも対応しています . るという強力な拡張性が , 普通のパソコンとは異なる MAXIO-EBZ 板の概要 大きな差別化要素となっており , その活用方法は無限 の拡がりを見せています . ・ Raspberry Pi のすごさ ・ MAX 10 と Raspberry Pi との饗宴 今や Raspberry Pi ( 写真 1 ) を知らない方はいないで MAX 10 FPGA を搭載した MAXIO-FB 基板は , しよう . コンパクトな基板上に強力な CPU が搭載さ そ 【裏面】 LPDDR2 メモリ 40 ピン拡張ピン・ヘッダ BCM2837 (Broadcom) GPlO/UART/SPl/12C/12S/PWM ( IG バイト ) Co ex - A53 コア , 1.2GHz, 4 コア 最新デバイス研究 る今 めら 始な 新日 4 ー Rgsp 「リ 3 M 6 物 . 2 q06 い R41 ′ら 起 ) 、 Ra 崢 b 「プ Pi' 20 にに費 26 町 3 - を : に ・ R4i 朝鵞 R44 を = 翳ー冖 気 ( 22 35 リいーいをを ~ : 朝 - 心朝卩 1 R 引ま第冐の「 062 第 43 いし C は 0 : 2A8C3-6 円鉈 R ! 9 リ : マ 0953 円 32 こ 55 8 HarT11 ート気をを 朝をメ・第を ( 引 R6i C89 を亠 , 気。 " ( 54 チップ・アンテナ (Wi-Fi 十 Bluetooth) M 旧ト D 引 液晶パネル・ インターフェース 【裏面】 micro SD カード・スロット USB TypeA コネクタ X4 WW99 -U2 サウンド , コンポジット (NTSC/PAL) 出力用の 3.5 , 4 極コネクタ Ethernet コネクタ RJ-45 写真 1 Raspberry Pi 3 Model B の外形 Raspberry Pi 3 は , 基板 85mm 上に無線機能 ( Wi - Fi と 5V 給電用 HDMI M 旧ト C 引 BII. EOth) が搭載されて USB micro B コネクタ コネクタ カメラ・インターフェース 使い勝手が向上した ンタ技術 2017 年 1 月号 182

私のスペシャル旧製作 / FPGA MAX 10 の研究 ー 3 い : 4 を Raspberry Pi 2 M0deI B または Raspberry Pi 3 r&el B の 40 ピン G 曰 0 コネクタ 表 3 Raspberry Pi の G日0 コネクタ信号 選択 ALTO ALTO ALTO ALT4 ALTO ALTO ALTO ALT4 ALTO ALTO ALTO 機能端子 SDAI SCLI 周辺機能 12C1 12C 1 GPCLKO 汎用クロック SPII_CEI_N SPII (AUX) C33 GP1002 GP1003 GP1004 GND GP1017 GP1027 3 GP1022 は 5 C33 GPIOIO GP1009 ツ 1 ~ GPIO 11 GND ID SD GP1005 GP1006 GPIO 13 GP1019 / GP1026 GND 39 37 33 31 ~ 27 25 23 19 、 17 ー 11- を「 9 嵜 7 を 6 12 、 14 16 18 20 28 32 3 生 38 GP1021 GP1020 GPIO 16 GND GP1012 GND ID_SC 26 : 」 GP1007 241 GP1008 : GP1025 GND GP1024 GP1023 GND GPIO 18 10 - GP1015 GPIO 14 GND 周辺機能 UARTO UARTO SPII (AUX) SPIO SPIO PWM SPII (AUX) SPII (AUX) SPII (AUX) 機能端子 TXDO RXDO 選択 ALTO ALTO GPCLK 1 GPCLK2 PWMI SPI I_MISO SPIO_MOSI SPIO_MISO SPIO SCLK 汎用クロック 汎用クロック PWM SPII (AUX) SPIO SPIO SPIO SPII_CEO_N ALT4 PWMO ALTO SP11_CE2_N ALT4 SPII_MOSI ALT4 SPI I_SCLK ALT4 そのための 32K ビット EEPROM SPIO_CEO_N ALTO SPIO_CE I_N ALTO Receiver Transmitter) , 同期式シリアルの SPI (SeriaI Peripheral lnterface) , 2 線式シリアル・バスの 12C (lnter lntegrated Circuit) などの機能があります . ・ Raspberry Pi の SoC 設定 表 3 の「選択」の列に記載した ALTO や ALT4 は , 各 GPIO 端子機能を設定する SoC 内レジスタへの設定内 容を示しています . SoC のレジスタ設定方法は , Raspberry Pi 本体基板に載っている SOC (Broadcom BCM283x ) のデータシートを参照してください . ただし , データシートとして公開されているものは , 初代 Raspberry Pi 1 に搭載された BCM2835 の周辺機 能の部分しかありません [ 参考文献② ]. しかも , そ の中身は大量の誤植や記述ミスがあるので注意が必要 です [ 参考文献 ( 3 ) ]. これら Raspberry Pi 1 用の BCM2835 の周辺機能関 連のデータシート情報は , そのまま Raspberry Pi2 用 の BCM2836 および Raspberry Pi 3 用の BCM2837 にも 適用できます . ・ Raspberry Pi の HAT 記憶用 EEPROM Raspberry Pi に接続する HAT 規格の拡張基板では , 個々の基板の GPIO 機能設定内容を記憶するための EEPROM の搭載が推奨されています . Raspberry Pi 側からその EEPROM の内容を読み出して , 自動的に GPIO 機能を設定することが可能です . EEPROM は Raspberry Pi からのコマンドにより , 消去や書き込 みができます . MAXIO-EB 基板も , (U2) を搭載しています . Raspberry Pi の GPIO コネク タ上の ID_SC および ID_SD 信号 (12C インターフェー ス ) でアクセスします . 実際に U2 を RaspberryPi 本 体に接続するには , MAXIO - EB 基板上のはんだジャ ンパをショートする必要があります . ・ Raspberry Pi と MAX 10 との接続は SPII (AUX SPI) を推奨 MAXIO-EB 基板を使う場合の MAX 10 FPGA と Raspberry Pi 本体の間の接続信号は , ユーザが自由 に選択できますが , 本連載で説明する製作事例では , 原則として RaspberryPi コネクタ ( J8 ) の 27 ピンから 40 ピンの間の信号を使うことにします . 基本的には , Raspberry Pi の SPII (AUX SPI) によるインターフェー スを使います . これは , Raspberry Pi の拡張基板 ( タッチ LCI)?S ネ ル基板など ) も組み合わせることへの配慮です . Raspberry Pi の拡張基板の多くが , 1 ピンから 26 ピン の間の信号のみを使っています . 初代の Raspberry Pi 1 が引き出していた GPIO 信号が 26 本だけだった名残 だと思われます . 1 ピンから 26 ピンの間の信号は , MAXIO - EB 基板上で Raspberry Pi 本体基板と拡張基 板の間で直結 ( スルー ) させることが多くなるため , 拡 張性を考慮すると , 上記のように , MAX 10 FPGA と Raspberry Pi 本体の間の接続信号は 27 ピンから 40 ーセミナ案内】実習・論理回路の設計から FPGA の動作まで [ ディジタル回路設計入門シリ トレーニング・ポードを使い , 回路設計の基本を習得【講師】萬代 ーズ 1 ] , 演習あり ンシスタ技術 2017 年 1 月号 慶昭氏 , 1 / 26 ( 木 ) ~ 1 / 27 ( 金 ) , 37 , ( )( 刈円 ( 税込 ) http:〃seminar.cqpub・co.jp/ 189