評価ボードの歩き方 / How to navigate the evaluation board.

IoT縛りの勉強会! IoTLT vol.104 @docomo R&D OPEN LAB
https://iotlt.connpass.com/event/297236/
2023/10/24（火） 19:20〜

LT発表内容

Transcript

1. How to navigate the evaluation board. 株式会社 B&B Lab. 代表取締役 眞崎康平 2023.10.24
2. 〇概要 ・設立 2018年1月 ・資本金 ３００万円 ・主な業務 IoT機器の開発 http://b-and-b-lab.jp/ 〇代表取締役 眞崎 康平（まさき こうへい） ：ハードウェア開発担当 業務キャリア ・SONY半導体（鹿児島、熊本、福岡）で１０年弱、イメージセンサ開発に従事 対応領域 画像処理ソフトウェア開発、ハードウェア制御（Visual C++, VBA） 製品評価手法開発（CCD/CMOSイメージセンサ） ハードウェア開発(アナログ、デジタル) ・風力発電パワーコンディショナ開発（4年） 九州大学 応用力学研究所との産学協働プロジェクトにて レンズ風車向けパワーコンディショナ（制御器）開発 大電力、高電圧回路設計 ・その他 医療ベンチャーetc. 〇共同設立者 中村 真理（なかむら しんり）：クラウド、ファームウェア担当 業務キャリア ・バーテンダー ・診療放射線技師 ・ハイパーメディアクリエーター（自称） LINE API Expert
3. 評価ボードとは？ (1/2) https://e-words.jp/w/%E8%A9%95%E4%BE%A1%E3%83%9C%E3%83%BC%E3%83%89.html 顧客の開発効率向上のために ・とりあえず動かせるもの （採用のための性能評価） ・リファレンス設計情報提供（お手本を提供）
4. 評価ボードとは？ (2/2) ▪半導体メーカー直販 https://www.analog.com/jp/products/ltc4015.html#product-samplebuy https://www.digikey.jp/ja/products/detail/analog-devices-inc/DC2039A/9664282 ▪部品通販サイト (例：Digikey ) 主に企業向けに市販されているが、一般ユーザーも購入可能な場合がある。 ※但しそれなりにいいお値段 今回紹介の実例 ¥23,521 入手方法
5. 評価ボードの活用例( 1/2) 11：16 イ◦ケン氏 １回目試作（両面基板） イ◦ケン氏 ２回目試作（４層基板） 毎度のドヤ顔の失敗例 (10:45) 1ch 降圧スイッチングレギュレータBD9E302EFJ EVK (ユーザーズ ガイド) https://fscdn.rohm.com/jp/products/databook/applinote/ic/power/switching_regulator/bd9e302efj_evk_001_ug-j.pdf 評価ボードのメーカーが提供する 設計例 →実際に動作させて設計の参考にする 使わない場合... 失敗の洗礼の餌食
6. 評価ボードの活用例( 2/2) 半導体データシートの設計例の注意事項をもとに忠実に作られ ・リファレンス設計（お手本） ・部品チョイス例 ・実動サンプル の役割もある。 ▪データシート 7.0V～28V 入力、3A MOSFET 内蔵 1ch 同期整流降圧 DC/DC コンバータ https://fscdn.rohm.com/jp/products/databook/datasheet/ic/power/switching_regulator/bd9e302efj-j.pdf 評価ボードは 半導体メーカの設計部署の 腕の見せ所でもある。 →鵜呑みは禁物
7. 評価ボードの実例( 1/2) https://www.analog.com/jp/products/ltc4015.html#product-evaluationkit https://www.mitsubishielectric.co.jp/semiconductors/powerdevices/d esign_support/parts/evaboard.html 三菱電機パワーデバイス評価ボード DIPIPM評価ボード（エアコンなどに使用する素子） リニアテクノロジー社（現 Analog Devices） 充電コントローラ →使ったことがある半導体デバイス の評価ボード例 しっかり技術力のあるメーカーは 評価ボードの出来も、開発関連ドキュメントの充実度合いも一流 （関連ドキュメント例） データシート / アプリケーションノート / 技術資料 / メーカ関係者著作の技術書
8. テレビ東京系の日経提供の番組に登場 （矢印側の基板） ソニー株式会社のイメージセンサの撮像サンプル 画像として写真が登場 IMX253LLR/LQR, IMX255LLR/LQR 製品紹介 http://www.sony-semicon.co.jp/products_ja/new_pro/february_2016/imx253_255_j.html 評価ボードの実例( 2/2) 俺が設計 （ドヤｗ） →設計したことがある 半導体デバイスの評価ボード例
9. 評価ボードの実例 ：LTC4015 充電コントローラ ( 1/3) 高性能だが、ICの使いこなしは初見殺しの無理ゲー
10. 評価ボードの実例 ：LTC4015 充電コントローラ ( 2/3) バッテリー（リチウムイオン/リン酸リチウム/鉛） 太陽電池パネル 評価ボード（DC2039A） 評価対象IC (LTC4015) 負荷（例：インバータ） ICを基板に搭載したものを半導体メーカーが市販 ※周辺機器は別に準備が必要
11. 評価ボードの実例 ：LTC4015 充電コントローラ ( 3/3) カッコいい 評価用 PCアプリも整備 PCとはUSB経由で接続
12. 屋外に設置できるように箱（防雨ボックス）に詰めました！ → M5 stack を接続し クラウドにデータ送信 ここの苦労話を今回公開！
13. 繋ぐ方法 電気的インターフェイス
14. 使いこなすには評価ボードの回路図を ハックする必要あり
15. 評価ボードの回路図を元に、データシートから使いこなしをハック （抜粋） Lowのドライブ能力 →オープンコレクタの飽和電圧 High / Low の閾値は DVcc に依存する (30%/70%) I2C インターフェイス ピン（抜粋） M5Stackを回路と繋ぐ場合に I2Cインターフェイス用の電源(3.3V)を外部供給 の必要あり
16. 電気的インターフェイス ケーブル色はメーカで異なる 左 Grove 純正, 右 M5Stack SDA (3.3V IF) 5V スイッチング レギュレータ バッテリ端子 ※評価基板から引き出す 入力 ５V出力 M5 Stack 電源 SCL (3.3V IF) ５V入力 3.3V 出力 ＧＮＤ 3.3Vレギュレータ GROVE コネクタ 電源もGROVEコネクタで供給 動作確認例 USBコネクタも もげやすいので一旦引き出す +12V
17. 繋ぐ方法 ファームウェア ロクな開発ドキュメントがない。。。。 営業経由で、メーカーの技術サポート に聞いてくれがよくあるパターン
18. ソフトウェアインターフェイス １．I2C ポートスキャンでHWの 動作確認 開発フロー Arduino +ESP32で開発 2．メーカー提供のArduinoライブラリ をESP32向けに改造 デバイスデータシートの 0x68の存在を確認する 3．書き込み前後のレジスタ設定をコンペア 肝の設定をハックしてソフト開発 3．PC用のソフトでUSB経由でレジスタを セット とりあえず、動かして評価！ データシートで裏を取るという地道な作業
19. M5Stack が繋がってデータが読めれば、、、、 後は丸投げｗ
20. バッテリ電圧 太陽電池電圧 バッテリ電流 太陽電池電流 炎天下のフィールドで動作チェック！ クラウドに投げてお決まりの grafanaで可視化、、、 ※でも間に合ってませんｗ
21. 結論 社畜 修羅コーサク 江戸パイン 使いこなしの道は ハードルが高い
22. 絶縁USB モジュール より電源供給 Appendix 評価ボード上の回路構成 I2C バスの電源はGPIOピンから 供給
23. https://wiki.st.com/stm32mpu/wiki/GPIO_internal_peripheral 約0.3V電圧 落ちる 保護ダイオード で落ちた電圧が IC内で分配 USB未接続時の 評価基板搭載マイコンの挙動 →実質影響なし GPIOピン経由で マイコンに電源が 供給される →想定外の動作の可能性はあり ※ただしマイコン内の プログラムの制御が 競合しない条件下 Appendix