このサイトは、航空・宇宙やコンピュータ、電子工作といった時代の最先端のことから、登山といった文明生活から遥かにかけ離れたことまで、思うがままに書いてあります。写真も大好きです。
興味がある方にしかおもしろくないと思いますが、どうぞ楽しんでいってください。あと、MovableTypeのカスタマイズ情報を提供しています。

If you are interested in "Super Sylphide", an autopilot system for small UAVs, please visit this page.



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BatchPCBから基板がきた

BatchPCBという基板屋さん(正確には基板屋さんではないですが)に出図した基板が、先日到着しましたので、写真をさらしてみることにします。

表と裏。なかなかの品質。

これはSuper Sylphideの小型版、Tiny FeatherのAir Data Sensor 基板で、1.4 x 1 inch (約36 x 25mm) という小さい基板です。値段は面積で計算され1枚あたり3.5ドル、これに手数料(10ドル)や送料(約2ドル)が追加でかかりました。5枚注文したのですが、なぜか同じ料金で10枚送られてきたので、にこにこしています。

BatchPCBは小さい基板を少量、かつ多品種、作りたいときに適しているサービスだと思います。まだまだ日本語の情報が少ないのが難点ですが、僕が作成した邦訳などが参考になれば幸いです。

Super Sylphide 進捗状況(34) -- Tiny Feather 組立完了

オートパイロットシステム Super Sylphideの小型化版Tiny Featherの開発が続いていますが、大物の半田付けが終わりました。ハードの完成ということで記念撮影です。

Tiny Featherは2枚重ね。

外側

内側(コネクタが付いている方)

上の赤い基板がDSPが載っている基板です。下の緑の基板が周辺機器を集めた基板で、GPSや加速度計、ジャイロ、磁気コンパスといったセンサ類、そして受信機、サーボ用のPWMキャプチャ、ジェネレータが入っています。

電源を投入した限りでは正常に動いているようです。そしてこれからの中身の開発が肝なわけですが、ぼちぼち進めていこうと思います。

BatchPCB FAQ 邦訳を作ってみた

BatchPCBという基板作成サービスがあります。Tiny FeatherのAir Data Sensorの試作で使ってみましたが、なかなか面白いサービスだと感じました(書いている時点で、まだ基板は届いていませんが)。そこでこのサービスをもっと多くの人に知ってもらうと楽しいのではと思い、そのサイトにあった『よくある質問集(FAQ)』の邦訳をしてみた、というのが今回の記事です。

邦訳の前に簡単にBatchPCBを紹介してみます。
趣味の電子工作で基板を作成されている方ならよくご存知だと思うのですが、小面積の基板が数枚欲しい、ということがよくあると思います。元来基板は大量生産のためにあるものなので、このような場合とても割高になってしまいます。
そこでよく行われるのが、複数の基板を面付けして面積を稼ぎ、コストを下げるという方法です。BatchPCBはこの面付け作業を、インターネットを通じて全世界的に仲介してくれるサービスで、小面積の基板をかなり安く作ることができます。

あとは使い方、デザインルールなどはFAQの邦訳をどうぞ。意訳ばかり、陽気な外人風になってしまったのはご容赦を。あと本文にもありますが、この翻訳は無許可で行われたものであり、内容の正しさ、被るであろう損害等を一切保証いたしませんので、ご利用は自己責任でお願いいたします。

※その後頼んでいた基板がBatchPCBから届きました。品質確認用などにどうぞ。

Super Sylphide 進捗状況(33) -- Tiny Feather ADS

オートパイロットシステム Super Sylphideの小型化版Tiny Featherの開発が続いています。メイン計算基板、センサ基板と設計してきましたが、お次はAir Data Sensor (ADS)です。ADSは大気に対する情報を得るためのセンサユニットで、絶対圧を利用した気圧高度計、多孔ピトー管と差圧計を利用した風速、風向(迎角と横滑り角)計となっています。
なおADSは従来後輩のH君に専属で作ってもらっていたのですが、何やら多忙そうなのでお株を奪うことにしました(笑)。

恒例の基板アートワーク。

2層で裏と表

大きさは1.4 x 1.0 inch (約 36 x 26 mm)です。1.4 inchは他のTiny Feather基板の幅と合わせました。主な緒元を以下に列挙してみます。

• 絶対圧計に Freescale MP3H6115A6U
• 差圧計に Honeywell PC26_SMT +/-1psi
• マイコンに Silicon Laboratories C8051F530 (1Ksps 24bit Delta-Sigma ADC内蔵)
• MicroSDを搭載
• LiPo 1セルでも外部3V3でも動く (Linear LTC4411利用)

ADSは機能的には従前のものとあまり変わらないのですが、小さくなったのがとても重要です。以前差圧計に利用していたFreescale MPXV5004がちょっと大きく取り回しが面倒だったのが、再設計の契機になりました。

※BatchPCBというところに試作にだしてみてみました。ボード単価3.5USDでした。今度基板がきたらこのBatchPCBの使い勝手をまとめてみようと思います。

※※Super Sylphide is an autopilot system for small UAVs (in English).

※※※BatchPCBのFAQの翻訳をしてみました。

※※※※その後、Tiny Featherの組み立てが完了しました(ADSは含まれていません)。

Super Sylphide 進捗状況(32) -- Tiny Feather IMU + Servo I/F

オートパイロットシステムSuper Sylphideですが、小型化版のTiny Featherの設計も順調に進んでいます。既に計算、記録用のボードは設計と製作が完了していますが、新たにセンサ、およびサーボとのインターフェイスを搭載した基板が設計完了しましたので紹介します。Tiny Featherは、標準的なシステムとしてこの2枚でSuper Sylphideと同等以上の機能を実現しました。

まずは恒例の基板アートワークから。従来のSuper Sylphideのセンサ基板は2層でしたが、複雑になったので4層に変更しました。

搭載しているセンサなどの仕様は以下のとおりです。

• 大きさは1.4 x 3.1 inch (約 36 x 79 mm)
• 従来、ジャイロが搭載された基板を垂直に立てることでX,Y,Zの3軸の角速度をとっていたが、加速度計3軸、およびジャイロ3軸の6自由度が1パッケージに収まったエプソントヨコム AH-6100LRを採用することでよりコンパクトに。いくつか仕様があるうち 500deg/s、+/-3Gのものを搭載予定
• GPSは相変わらずu-blox。最新のLEA-6T、あるいは旧製品のLEA-4Tを搭載予定
• さらに3軸の磁気コンパスHoneywell HMC5843も搭載
• 加速度計とジャイロは24bit Delta-Sigma A/DのTI ADS1248で計測
• サーボ I/Fの信号線は8ch入力、8ch出力。ハイトルクタイプも対応しており、入力バッファに74HC4050をいれてあるので最大10V程度まで対応可能
• アビオニクスとサーボ用電源の自動切換えを搭載しており、電源の多重化が可能
• 全ての線はAltera MAXIIに接続してあるので組み替えが容易
• 記録用やDSPブート用にSPI ROMを搭載

図面は基板屋さんのpcbcartに出しました。部品も大半はDigiKeyで調達済みです。製作が夏休みの宿題になりそうです。

※その後、Air Data Sensorと呼ばれる大気高度、風速、風向計も小型化しました。

※※この基板、組み立て完了しました。

FM-2028を買い換えたら改良されていた

半田ごては僕ら電子工作をする人間にとって生命線なので、僕はHakkoのFX-951というちょっと趣味にしては高級なコテを使っています(作業環境について)。ところが使っているうちにコテのホルダーの一部が破損しまいましたので、買い換えました。FM-2028という部品(正確にはその一部のB3220という型番の部品)です。

壊れたものと新しく買った正常品の比較をしてみました。上が壊れたもの、下が正常品てす。

壊れた部分は、交換可能な金属製のコテ先を捕まえているリング状の部分(LOCKと書いてある隣の部分)です。割れてしまい、コテ先がこのままだとグラグラしてしまうので危険です。

気づいたのですが、この部分どうやら壊れやすいようでリングの太さが新しく買ったものでは太くなっていました。上の写真でもわかるかと思いますが、軸方向から眺めた比較写真を新たにとって見ました。左が破損品、右が新規に購入した正常品です。

少し太くなっている(リングおおよそ2倍になっている)のが確認できると思います。壊れ方はせん断破壊ですので、断面積が強度に効いてくると思うのですが、材質が同じなら約2倍の強度ですね。

おそらくユーザからクレームがついたのだと思うのですが、細かいところでも改良を施したのは大変評価できます。一般論ですが、多くのメーカにこのような継続的サポートや改良を期待したいところです。

Super Sylphide 進捗状況(31) -- TMS320C6745のJTAG

オートパイロットシステムSuper Sylphideですが、Tiny Featherという名前で小型化を進めています。Tiny Featherではメインの計算機としてTexas InstrumentsのTMS320C6745(以下、6745)というDSPを採用しており、オリジナルのSuper Sylphideで採用していたTMS320C6713B(以下、6713)の後継にあたるものなので、開発環境の部分ではさほど変わらないだろうと考えていました。ところが早速、JTAGアダプタを使用してPCに接続する勝手が違う、という壁に突き当たったので、これを記事として記録しておきたいと思います。

まず物理的な接続ですが、これはJTAGなので以前の6713とほとんど変わりがなく、こちらは特に問題がなく済みました。少し変化があるとしても、6745のQFP176パッケージでは6713にあったエミュレーション用の特殊ピンEMU0/1がない程度で、接続しなければいけない本数が2本減りました。同じ6745でもBGAパッケージのものでしたらEMU0/1が存在するため、今回の6745にそれらがないのはおそらくピン数の関係で削減されたものであり、本質的な問題ではありません。結果、6745では以下の写真に示すような7本(電源のVCCとGND、及び標準的なJTAG端子のTCK,TDI,TDO,TMS.-TRST)でJTAGアダプタに接続しています。

左下の虹色ケーブルがJTAGアダプタと繋がる

問題なのはソフトウェアな話です。従前の6713では直接DSPのコアにJTAGが接続されておりInstruction/Data Registerにアクセスするようになっていたため、PC側の開発環境であるCode Composer Studio (CCS)の設定は簡単でした。接続に利用するJTAGアダプタを指定して、その下に6713を配置するのみです。6713のときのCCSのセットアップを以下に示します。

ところが6745ではこうはいきません。結果を先に書いてしまうと、6745の中にはIcepick_CというJTAG Routerが一段噛んでおり、そこのPort 0x11(17番)からDSPコアに接続するという形にする必要がありました。同じく6745のCCSのセットアップを示します。

どうやらIcepick_Cが導入された背景として、マルチコアならぬコンプレックスコア化した最近のTIのDSPの状況があるようです。コンプレックスコアとここであえて書いたのは、例えばOMAPといったブランドではARMとDSPという異種の2つのコアが一つのパッケージに統合されています。このような場合においても片方のコアだけデバックしたい、といった複雑な状況を巧妙に処理するためにJTAG Routerが入っているようです。調べてみるとTIからでているsprp603という文章の中にIcepickに関して詳細な記述があり、その役割などが記載されていました。

このJTAG Routerを配置しなければならないということに気づくのに、かなり時間を要しました。しかもDSPだけのシングルコアのチップに対しても、JTAG Routerを仕込んでくるとは思ってもいませんでした。
この問題を解決するきっかけとなったのは、JTAGで6745のIR Registerの長さを調べた際に6bitという非常に短いレジスタしか見えないことを奇妙に感じたことでした。6713は、こんなに短くは無かったぞ、ということで調べてみると、Icepick_CのInstruction Register の長さが6bitだったというわけです。その後は前述のTIの文章を見つけることができ、なんとか類推でCCSから6745を認識させるに至りました。

※次の記事はTiny Featherのセンサ+サーボI/F基板の設計です。