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2007年 03月 06日
バーニングコア4というかMicroMouse用の制御回路で悩んでます。というのもMouseはモーター8個を制御するのでPWMが沢山必要で、さらに経験が無い壁検出用の反射センサーにどの程度制御線が必要なのかがイマイチ追い込めてないうえ、データログ用の大容量のRAMやらサーボ用のポテンションメーターやら回転検出のエンコーダの信号やら加速度やジャイロなどの各種センサーなんかが一杯あってなかなか大変な事になってます。
良く分からんから全部FPGAへ繋いでしまえ!と思ったり、それだとこんな高級なマイコン(SH2の7083)はいらないかな~なんて思ってみたり。はたまたCPUをガンガン活用するぞ~と思うとFPGAじゃなくてCPLDで十分なのでは?コンフィグロム面倒だしと思ってみたり。ん~悩みますねぇ~まぁこういう時間が一番楽しいのかもしれないけど、いい加減時間がなくなってきたのででそろそろ本気で考えたほうが良さそうです。 え~っとまずバーニングコア4ですがこっちは簡単でCPU+SDRAM+SerialFlashROM+PS2コントローラI/F+RS485と言う事で「CPU+SDRAM」で一枚の基板にして残りは電源分配を兼ねた別基板とします。CPUはSH2-7083が良さげ。以上。 で、MicroMouseですが、基板はともかく使う部品くらいはなるべく共通化したいのでCPUとSDRAMは同じものを使う前提で考えます。ともかく機能ごとに必要な信号をまとめてみます。 ・SDRAM SDRAM IFx1 ・メインモーター(4個) PWMx4+1 エンコーダx2x4 GPOx2x4 ・ステアサーボ PWMx4+1 GPOx2x4 ADx4 ・反射センサー ADx8 ? GPOx4 ? ・ジャイロ SPIx1 ・加速度センサー(2軸 or 3軸) ADx2or3 ・バッテリー電圧 ADx1 ・ユーザIF ??(LEDとかスイッチ) 端子種別毎にまとめるとこんな感じ ・SDRAM IFx1 ・PWMx10 ・エンコーダ(インプットキャプチャ)x8 ・GPOx20 ・ADx15 or 16 ・SPIx1 ・ユーザIF ふ~む。こうやって書くとスッキリしますね。どうやら制御線を大量使用しているモーター周りをCPLDなりFPGAに担当させると良さそうです。 ●CPLD or FPGA (メイン&サーボの制御線) ・PWMx10 ・エンコーダ(インプットキャプチャ)x8 ・GPOx16 ●残り(CPU) ・SDRAM IFx1 ・GPOx4 ・ADx15 or 16 ・SPIx1 ・ユーザIF むむCPU担当分が大分減りましたね。でもSDRAMつけると相当端子を食うのでもうちょっと減らしたいところ。っていうかタイマーは余りまくりですね。LEDでも光らすか。ともかく他の端子を減らします。ジャイロにADコンバータが2チャンネル内蔵されているのでこっちに加速度センサーを繋ぐとすると2本減ります。この時点で2軸加速度センサーに決定ですが。となると残りのADは13本。4chの外付け12bit ADCを追加してサーボのポテンションを繋ぐと4本減って残りのADは9本。あと一本。う~ん急激に電圧監視の1本が邪魔になってきた。。。いかんいかん。バッテリーがリポなら電圧監視は必須ですね。外付けADCを8chにしたらどうだろう? ポテンション4ch+電圧監視が12bitで、反射センサー8chが10bit。 反射センサー8chが12bitで、ポテンション4ch+電圧監視が10bit。 う~んどちらが良いんだろう?SH2-7083は10bitで8ポートのAD入力を持っていますがADC自体は2個持ってます。つまり同時に2個変換できる訳です。と言うわけで8chの反射センサーをこちらに繋いだ方が良さそうですね。追加するADCはサーボ用と言う事もあってCPLD or FPGAに繋いだ方が自然且つ端子削減に貢献できそうです。そうなるとジャイロに繋ぐ気でいた加速度センサーも追加するADCに繋ぐのもありですね。3ch余ってるから3軸にもできるし。 ●CPLD or FPGA (メイン&サーボの制御線) ・PWMx10 ・エンコーダ(インプットキャプチャ)x8 ・GPOx16 ・ADC IF(たぶんSPI) ●残り(CPU) ・SDRAM IFx1 ・GPOx4 (反射センサー) ・ADx8 (反射センサー) ・SPIx1 (ジャイロ+α?) ・ユーザIF むぅ!なかなか良い感じ!これで行くことにします! 次はCPLD or FPGAをどうするかですが、ちょっと前ならタイマーなんかの回路規模的にFPGA以外考えられない!となりそうですが、最近ではALTERAのMAXIIなるCPLDがあって、最小なQFP-100のパッケージで最大規模(と言っても下から2番目)のタイプだとFLEX10K10とほぼ同じ570ものLEが集積されてます。3.3V単一で動いてコンフィグロム不要。ただし5V耐性はなし。対してFPGAですがALTERAだとCyclonがよさげ。同じ100pinでLEは2,910と5倍以上。こちらも5V耐性は無し。1.5V動作。コンフィグロムは8-SOCタイプが使えます。XILINXだとSpartan/XLかSpartan-IIでしょうか。どちらも5V耐性があるのは良いのですがMAXIIに比べて規模がそんなに大きくないのがイマイチです。 と言うわけで今回はMAXIIを試してみることにします。試しに16bitPWMを8本実装してみたところデューティーレジスタをダブルバッファにしても60%程度のリソース使用率で初代バーニングコアで使ったFLEX10K10の時よりも好感触。後はエンコーダ信号が5Vなんで5V耐性が無いのが気になりますが、5V→3.3VはバッファICかなにかでなんとかする方向で解決するのが良さそうですね。 #
by mimiin55
| 2007-03-06 01:19
| Robot
2007年 03月 01日
myroにプロトタイプ基板を発注しました。正確にはお金を振り込んだものの応答がない状態です。前もそうでしたが対応があまりに素っ気無いのでちゃんと注文が開始されているのか不安になります。ともかく2/27にお金をPaypalで振り込んでメールもしました。今回は納期4日なので何時基板が出荷されるかを楽しみに待つ事にします。
基板自体は102mm×92mmで5枚発注。板厚は1mmです。レジストはプロトタイプでも容赦なく赤にしておきました。シルクはもちろん両面。端子処理はHASL(これって耐熱プリフラックスのことかな?)ってやつです。銅箔厚さは135μmまでいけるのですが今回は70μmにしてみました。線幅は0.2mmですが線間が一部0.15mmになっているので0.15mmルールでお願いしました。こちらも0.075mmくらいまでいけるようです。でもってこれで送料込みで1万6千円でできるんだから格安ですねぇ~ って今ログインしてみたらオーダーが開始されているじゃないですか!3/5出荷予定になってます。時差があるんで26日の夕方にオーダー受付になっていて土日を省くと5日で出荷予定ですね!しかも夕方受付の26日を省くと本当に4日になります。格安なんで4日って半信半疑だったんですがこの値段で4日なら完璧です。次は向こうの朝にオーダーが入るように22~24時位に注文してみよう。 ちなみに基板と同じ日にDigikeyに頼んだ電子部品は既に到着済み。国内の通販に勝るとも劣らない対応の速さ恐るべし。 さて次はバーニングコア4の設計です。今回はSH7080系を使おうと思ってます。ただ83、84、85、86とバリエーションがあって複雑なので違いをまとめてみました。 ・CPUはSH2 最大80MHzで共通(周辺とバスは40MHz) ・メモリも共通でFlash256/512KB SRAM16/32KBを選択可能 ・ハードも殆ど共通で違いは以下の通り ・7083:TQFP100-0.5 IO:65本 AD:8ch 外バス:16bit CS数:3 ・7084:TQFP112-0.65 IO:76本 AD:8ch 外バス:16bit CS数:8 ・7085:TQFP144-0.5 IO:100本 AD:8ch 外バス:32bit CS数:8 ・7086:TQFP176-0.5 IO:118本 AD:16ch 外バス:32bit CS数:9 私の用途だと7083が良さそうかなと思ってます。83でもシリアルやタイマーがフルセット使えるのが非常に嬉しいですね。今回のBC-4はこの7083と大容量のSD-RAMとシリアルFlashROMを載せようと思っています。さらに通常のユニバーサル基板に載せられるように2.54mmピッチのコネクタにしようかなと思ってます。 #
by mimiin55
| 2007-03-01 11:04
| Robot
2007年 02月 25日
ずいぶん前にJinさんに教えてもらったEAGLEでのガーバーアウト手順を久しぶりすぎてスッカリ忘れていてしまってました。苦労して思い出したので今度は忘れないようにメモっておきます。(私の環境はEagle 4.12)
Board画面で[File]->[Cam Processor]でCam Processor起動 Cam Processorで[File]->[Open]->[Job...]を選択し、 1.gerb274x.camを選択 [Process Jop]をクリックすると以下のファイルが生成される [Filename].cmp TOP copper layer [Filename].sol BOTTOM copper layer [Filename].stc TOP solder mask layer (Top view) [Filename].sts BOTTOM solder mask layer [Filename].plc board out line & TOP silkscreen [Filename].pls BOTTOM silkscreen 2.excellon.camを選択 [Process Jop]をクリックすると以下のファイルが生成される [Filename].drd drill data [Filename].dri drill list 最後に出力したガーバーファイルをCADLUS Viewerで確認して終了。 むぅ。まとめるとたったこれだけですが忘れるとどうしようもないですね。ともかくこうやってメモしておけば手順を忘れてしまっても安心です。さてMyroに基板製作を頼むとしますか。 #
by mimiin55
| 2007-02-25 23:33
| Robot
2007年 02月 22日
毎日ちょっとずつ頑張ってなんとかプロトタイプ基板のアートワークが完了しました!いや~やっぱこれだけ回路の数が多いと大変ですね。でも回路図さえ決まればサクサクっとアートワークができるようになったので、その点は上達したようです。まぁ回路さえ決まればですが。 今回は全部20×30mmの両面基板にしてみました。15種類の基板を面付けして、これで1シートになる予定です。これで相当イニシャルコストを節約できますね。ともあれ一番複雑な左下の俺サーボ用モータドライバでさえ無駄なビアが4つで済んでしまっているので私自身の一筆書き性能もかなり向上したようです。 今回の俺サーボ用モータドライバ(最下段 左端)は最大28V 7.5Aのスペック。電源はリポ6セルで22.2Vを想定しています。電流制御と電圧制御を選択でき、ON-BREAK制御による電流連続駆動を実現します。FETは全てN型で駆動周波数は150KHz程度を予定。FETドライバはISL6614を採用し、貫通電流の無い高速ドライブを実現する予定です。電源の12Vは22.2Vから専用レギュレータによって供給します。 MicorMouse用のメインモータドライバ(最下段 左から2つ目)は最大20V 5Aのスペック。電源はリポ3セルで11.1Vを想定しています。電流制御と電圧制御を選択でき、ON-BREAK制御による電流連続駆動を実現します。FETはハイサイドはP型ですが駆動周波数は同様に150KHz程度を予定しています。FETドライバはUCC27325を使用し、FPGAにてデッドタイムを挿入する事で貫通電流の無い高速ドライブを実現する予定です。 MicorMouse用のサブモータドライバ(最下段 左から3つ目)は最大16V 2Aのスペック。電源はリポ3セルで11.1Vを想定しています。電圧制御のみですが、ON-BREAK制御による電流連続駆動を実現しなおかつコンパクトです。FETはハイサイドはP型、駆動周波数、FETドライバなどはメインモータドライバと同様です。 と言うわけで、電源が20Vを超える俺サーボはFETのゲートの耐圧の制限からISL6614+専用電源にて駆動するのがベストと考えましたが、ISL6614がかなりでかいので回路面積は大きくなってます。お陰で俺サーボは2枚基板になりそうです。その代わりデッドバンドを自動で入れてくれるので簡単なロジックICだけで電流駆動可能になりました。 Micro Mouseの場合は電源を11.1V程度に考えているのでゲートの耐圧以内であり、普通のローサイド用FETドライバが使用できます。デッドタイムは自分で生成する必要があるのですが、それは元々FPGAなどを載せる予定でしたので電流制御ロジックと共にそちらで実装する事で解決しました。 #
by mimiin55
| 2007-02-22 02:43
| Robot
2007年 02月 07日
あまり時間が取れないので、毎日ちょっとずつコツコツ頑張ってます。あんまり更新しないのもなんなんで現状の進捗をメモしておこうかなと思います。
○メインモータードライバ1 もやねさんのMRボードの話を聞いて良いFETドライバがあることを知ったので色々調べた結果ISL6614が良さそうかなと思ってます。なもんで設計変更中。 ○メインモータードライバ2 電源電圧の関係でやっぱ完全共通は難しいということに気付いたのでこっちがMicroMouse用として新設になりました。ISL6614が12Vを要求するのでどうしようか悩み注。昇圧かな? ○サブモータードライバ こっちもどうしようか悩み注。昇圧ならこちらも解決なんですよね。 ○ADC回路 16bit アートワーク完了 ○ADC回路 12bit アートワーク完了 ○ポテンションメーター回路 RDC503 アートワーク完了 ○ポテンションメーター回路 RDC506 アートワーク完了 ○RS485回路 アートワーク完了 ○温度センサー アートワーク完了 ○感圧センサー回路 アートワーク完了 ○加速度センサー回路 アートワーク完了 ○ジャイロセンサー回路 アートワーク完了 ○電子コンパス 設計中 ○フォトセンサー回路 設計中 ○SerialFlashROM 作業ボリュームが多すぎなので真剣に作業量削減を検討してます。ということで、やっぱSH2にしようかと思ってます。というのもSH7080シリーズというマイコンが最近販売されていて、ROM512K+RAM32Kに外部バスでSDRAM対応なのでこっちに心惹かれているわけなのです。SHなら慣れているし将来はSH7211というのもありますしね!で、AT91ではシリアルROMが必要でしたが、SHなら外部バスにFlashROMなので、こっち(SerialFlashROM)は設計中止としました。 ○モータ制御FPGA MicroMouse AT91だと4輪MicroMouseにはタイマーが足りなかったのでFPGAでガンガン行こうと思ってたのですが、SH7080では強力なタイマーが大量に搭載されているのであんまり高級なFPGAは必要なくなりました。というかFPGAでガンガン行く時間があまり無くて。。。と言うわけMicroMouse用はで手組みでFLEX10KかCPLD辺りで検討する事にして、こっち(サイクロン)は設計中止です。 ん~良い感じ!大分終わったじゃぁないですか!まだドライバという大物が終わっていないですが、基本設計はできているので部品選定さえ終わればあとは書くだけ。楽しみは後に取っておいて、残りの基板を進めることにします。 ※追記 良く考えたらSH7080+SDRAM+FlashROM基板という大物が発生したわけですね!ぐはぁ!こうなったらFPGAかCPLDを搭載してバーニングコアIV プロト基板と言う事にしちゃいますか。 #
by mimiin55
| 2007-02-07 00:07
| Robot
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