h_nari @ 熊本市のブログ。電子工作、プログラミング、ゲーム、TV、 政治、インターネットなどに日々の思い付きを、 うだうだ~と書いていきたい。
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USB-I2C基板 (組立編)

4月22日(水)に注文した基板は 4月30日(木)に到着した。 8日で届いたことになる。 配送記録によると土曜日には中国から発送されたので、 通関および国内配送に時間がかかっている模様。 中国サイドでの処理は、むしろ通常より速いかもしれない。

部品は少ないし、ICはSOP(1.27mmピッチ)なので 簡単に 組立後、USBケーブルを接続するが反応が無い。 Windows機に接続しているので、 ピロリロリンの音を期待するが鳴らない。 デバイス・マネージャーを開き、 USBケーブルを抜き差しするが変化がない。

こんな簡単な回路なのに間違うはずはない。 部品か基板の製造不良を疑い 2枚めの基板にMCP2221AとUSBコネクタのみ 実装し USBケーブルを接続するが 現象変わらず。

改めて、回路を見直したところ、ミスを発見。 MCP2221Aの11番ピンVUSBを USBコネクタのVbusに 接続していた。 どうも、このピンはIC内部の電源(3.3V)で、 高品質なセラミック・コンデンサでバイパスしろ と書いてある。 Microchip製のbreakout boardの 回路図では 0.47uFのコンデンサ経由でGNDに接続されている。 名前がまぎわらしいんだよ。 ちなみに電源端子は別にあり、電源範囲は 3~5V。

パターン・カットで基板を修正しようと検討したが 11番ピンの下をガッチリ 5Vの配線が通っている。 パターンカットだと面倒だと判明したので 方針を変更。 11番ピンを浮かし、5Vとの間に 1610サイズ1uFの チップコンデンサを実装し、回路修正を行ったところ、 無事、PCにCOMポートとして認識されることになった。

この先は、自分でプログラムを作る必要がある ... と思っていたが、念の為 「MCP2221A python」で検索 すると、いろいろあるようだ。

私のMCP2221A基板の特徴は4つ

  • GROVEコネクタ装備
  • I2C信号がピンヘッダにも出てる
  • I2C動作LED
  • GROVE Wrapper対応

GROVEコネクタ

GROVEは、 seeed社が提案する 4本線でマイコンとセンサー等の周辺回路を 接続する規格。 2本の電源ラインと2本の信号線からなる。 seeedはGROVEコネクタが搭載された マイコンボードやセンサーなどの基板をたくさん販売 している。 信号線の使い方はI2Cに限らないが、 I2Cのものが多い。

昔、自分の製作物のi2cのコネクタの規格を統一したいと 考え、適当な4ピン有極の入手製の良いコネクタを探した時、 Groveコネクタの存在を知り、使用するようになった。 Groveだとケーブルも各種安価で手に入るのも良い。

同様のものとして SparkFun の Qwiic があるが、 こちらはJSTのSHコネクタ(1mmピッチ)を 使っていて、小さすぎるし高そうで 食指が動かない。

I2C信号のピンヘッダ

GROVEコネクタが実装されていない基板への接続に 使用するかと思いきや、 GROVE-QIコネクタなどというケーブルがあるので必要ない。 このピンヘッダの目的は、オシロスコープでの観測用。

I2C動作のLED

MCP2221AのGP3にLEDを接続すると、 I2Cの通信時に点灯してくれる。 なかなか良いではないか。

GROVE Wrapper対応

Grove Wrapperは センサー等の小さい基板を固定する プラスチック製品で seeedが販売している。 固定方法はレゴブロック、ネジ等。 私はネジで磁石を固定し使用している。

私は、Grove Wrapperを知った時から 大変気に入って、大いに宣伝しているのだが、 まったく広がらない。 そもそも国内では売ってるところが無い。 共立エレショップは 在庫無しの入荷時期未定だし、 マルツは、納期お問い合わせ下さい。 ということで弊社で 販売を始めた。

小型基板は悲しい。 特に電池を内蔵せず、外部電源が必要だと悲しい。 接続するケーブルのほうが重いので、 ケーブルに引きずり落とされてしまう。 居場所が安定しない。

そこでGrove Wrapper+ネオジム磁石に に装着すると、バッチリ固定される。 USBケーブルなんて楽勝。 オシロのプローブを2本ぶら下げても平気である。 使わない時は適当なところに貼り付けておけば良いので 保管にも便利。

ということで、今回のUSB-I2C基板は Grove Wrapperに取り付けられる形状にしてある。 将来、3Dプリンタで専用ケースを作るつもりだったが、 Grove Wrapperで充分かもしれない。 専用ケースを作るとしても磁石は必須だ。

磁石は皿穴付きネオジム磁石。 国内製も買えるが、AliExpressで 安く買うこともできる。 ただし、Aliのやつは割れやすい印象がある。 今回も、近くにおいた磁石同士がくっ付いただけで 割れてしまった。製品として売るものには使えないが、 自分で使う分には問題ない。

Grove Wrapperが電子工作界に普及することを祈念し、 私がノギスで実測し作成した図面と、今回の基板の外形図を 公開する。 自己責任で御使用下さい。