LTEモジュールEC25をマイコンからUSB接続で使った話

LTEモジュールEC25を組込みマイコンSTM32をホストとしてUSB接続で使用した話

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1. 2026/06/20 SORACOM UG東海 #11 「LTEモジュールEC25をマイコンからUSB接続で使った話」 2026/06/20 SORACOM UG東海 #11 LTEモジュールEC25をマイコンからUSB接続で使った話 システムアイ 伊藤慎治 1
2. 2026/06/20 SORACOM UG東海 #11 「LTEモジュールEC25をマイコンからUSB接続で使った話」 • システムアイ 伊藤 慎治 (50才) – 個人事業主（2004年1月開業・23期目） – 組込みシステムの受託開発 – 名古屋の大須に事務所があります • 業務内容 – 組込ファームウェア開発(C/C++) – FPGAロジック設計★♡ • FPGA内蔵CPUのファームウェアと電子回路との協調設計 – PCアプリケーション (単体で動作するツール) • C++Builder使い(まだ存在するんですよ) – 基板設計・実装 • 出来ない事 – Web関連・データベース関連(SQL知りません) – Linux…(lsとかsudoくらいは知ってます) – スマホアプリも全く… 2 自己紹介 Twitter： @windy_pon
3. 2026/06/20 SORACOM UG東海 #11 「LTEモジュールEC25をマイコンからUSB接続で使った話」 3 開発事例 この製品の 中身の試作 全部ユニバーサル基板に手組み 1個目は良いが2個目以降はゲンナリ… これがマイコン(CPU) ルネサスRL78 ROM32KB RAM4KB 末端価格￥400/ヶ
4. 2026/06/20 SORACOM UG東海 #11 「LTEモジュールEC25をマイコンからUSB接続で使った話」 • PCI Express基板のFPGA – MIPIカメラ・Ethernetからデータを収集し、PCに保存する – FPGAのRTL回路,内蔵CPUのファームウェア(C++)を同時開発 4 開発事例 FPGA基板
5. 2026/06/20 SORACOM UG東海 #11 「LTEモジュールEC25をマイコンからUSB接続で使った話」 • 超音波でとある物体を検出する装置 • 外部に超音波を送信 • 超音波の反射波(アナログ信号)を受信 • 受信データをSDカードに保存・LTEでクラウドに送信 – 装置では受信データ解析処理は行わない • エッジでのデータ収集のみ – 通信速度の要件は上り1Mbps • バッテリー駆動で現場に単体で設置 – 水の上にプカプカ浮いている 5 対象プロジェクト要件 装置 SD カード LTE 回線 クラウド 超音波 検出対象 反射波 反射
6. 2026/06/20 SORACOM UG東海 #11 「LTEモジュールEC25をマイコンからUSB接続で使った話」 • 先行する装置で同様の要件は実現している • 先行装置の問題点 – バッテリーが1週間しか持たない – 毎週現場に出て電池交換が必要 • 本プロジェクト最大の要件 – 消費電力を抑えてバッテリーを2ヶ月保たせたい – 消費電力を1/8以下に抑える必要がある 6 対象プロジェクト要件
7. 2026/06/20 SORACOM UG東海 #11 「LTEモジュールEC25をマイコンからUSB接続で使った話」 • STM32MP1搭載のSoM(System on Module)を使用 – Cortex-A7(800MHz)×2、Cortex-M4(209MHz) • 1GB DDR3-SDRAM、16GB eMMC、Wifi-BTモジュール – Linux使用 • 12V電源で120mA消費している – 3.3Vで436mA – 高機能なプロセッサの消費もあるが だいたいはDDR3-SDRAMのせい • DRAMはリフレッシュが必要 – 何もしてなくても7.8us毎に 512Byte読んで書いている – これを50mA程度にしたい 7 旧製品のCPU
8. 2026/06/20 SORACOM UG東海 #11 「LTEモジュールEC25をマイコンからUSB接続で使った話」 • マイコンはSTM32F722を使用 – Cortex-M7コア(216MHz,FPS搭載) – 消費電力は40mA • ADCのサンプリングにFPGA Lattice iCE40を使用 – 消費電力は5mA • マイコン・FPGAの合計で45mA – 目標の50mAをクリア 8 新機種のマイコン
9. 2026/06/20 SORACOM UG東海 #11 「LTEモジュールEC25をマイコンからUSB接続で使った話」 • マイコンと組み合わせて良く使われるのはQuectelのBG96 – Arduinoにもライブラリがある(らしい) • 通信速度（LTE_Cat_M1） – 上り：375kbps – 下り：375kbps • 速度要件(1Mbps)に全然足りない 9 LTEモジュール
10. 2026/06/20 SORACOM UG東海 #11 「LTEモジュールEC25をマイコンからUSB接続で使った話」 • Quectel EC25 – LTE Cat 4 • 上り：50Mbps • 下り：150Mbps • 要件(1Mbps)を余裕でクリア 10 LTEモジュール
11. 2026/06/20 SORACOM UG東海 #11 「LTEモジュールEC25をマイコンからUSB接続で使った話」 • マイコンとの接続をどうするのか？ – マイコン→EC25に1Mbpsで通信が必要 – ボード上で直結されていればUARTで通信可能 • ケーブルに引出すと色々問題が出るが基板同士のコネ クタ接続なら問題無い • 実使用モジュールはEC25チップ単体ではなく、Mini PCIe形式 のカードモジュール • NVMe-SSDに使われるM.2ソケットで接続する 11 LTEモジュールとの接続
12. 2026/06/20 SORACOM UG東海 #11 「LTEモジュールEC25をマイコンからUSB接続で使った話」 • EC25のUART IFは921,600bpsまで… • 要件の1Mbpsにﾁｮｯﾄだけ不足… – 客先に相談すると「まあこのくらい仕方ないかな～」 12 EC25のUART接続仕様
13. 2026/06/20 SORACOM UG東海 #11 「LTEモジュールEC25をマイコンからUSB接続で使った話」 • さらに仕様を確認すると、EC25チップ単体では921,500bpsだが Mini PCIeモジュールの場合の速度は最大で230,400bps(マジか よ) • 理由はMini PCIeモジュール内の電圧変換回路 – EC25チップのIOロジックレベルは1.8V – 外部3.3V-IOとの電圧変換はトランジスタを使用した簡易 回路で実装 – UARTは動作確認向けの オマケ？ • データシートは隅から隅まで 確認すべし！！ 13 EC25のUART接続仕様
14. 2026/06/20 SORACOM UG東海 #11 「LTEモジュールEC25をマイコンからUSB接続で使った話」 • USBでどんな通信が行われるのかの情報は存在しない • LinuxとWindows向けドライバは存在する • 旧製品はLinuxなのでLTE何とかというライブラリを使用したら しい – 担当者談「APIを呼出すだけなので詳細は全然知らない」 14 EC25のUSB接続仕様？
15. 2026/06/20 SORACOM UG東海 #11 「LTEモジュールEC25をマイコンからUSB接続で使った話」 • ドライバが無い状態で接続する • 不明なデバイスが5個！出現 – 複雑そうな複合デバイスに見える • こんなんマイコンで制御出来る？ 15 WindowにUSBで繋いでみる
16. 2026/06/20 SORACOM UG東海 #11 「LTEモジュールEC25をマイコンからUSB接続で使った話」 16 WindowにUSBで繋いでみる • USBTreeViewでの表示 – 同様に不明な5個のデバイス – 詳細を確認するとエンドポイントが13個！もある • エンドポイントとはUSBデバイスのデータの送受信先 アドレス • どれをどう使えば良いのやら…
17. 2026/06/20 SORACOM UG東海 #11 「LTEモジュールEC25をマイコンからUSB接続で使った話」 • 5個のデバイスが認識される 17 ドライバインストール後
18. 2026/06/20 SORACOM UG東海 #11 「LTEモジュールEC25をマイコンからUSB接続で使った話」 • ATコマンドによる文字列ベースのコマンド – ATI¥rのようにCRコードでコマンドが終了する • ひとまずCOMポートで操作してみる – TeraTermで「Quectel USB AT Port」を開いて操作してみる 18 EC25操作方法
19. 2026/06/20 SORACOM UG東海 #11 「LTEモジュールEC25をマイコンからUSB接続で使った話」 • お馴染みWireSharkはUSBの通信も見られる • 先のATIコマンド送信時の通信 – エンドポイント3に「ATI¥r」の4Byteが送られている 19 WireSharkでUSBを覗く
20. 2026/06/20 SORACOM UG東海 #11 「LTEモジュールEC25をマイコンからUSB接続で使った話」 • ATIコマンドの応答 • 応答文字列がエンドポイント4から50Byte受信 – 応答の改行コードは¥r¥nになっている 20 WireSharkでUSBを覗く
21. 2026/06/20 SORACOM UG東海 #11 「LTEモジュールEC25をマイコンからUSB接続で使った話」 • EC25のATコマンドIFは – EP3：ホスト→EC25へのコマンド – EP4：EC25→ホストへの応答 • これだけ実装すれば通信出来そう？ – 出来た – モデム機能とかEthernetとかNMEA関連は無視で良い • 実際にはEP0で接続時のエニューメレーション処理が必要 – 接続相手は決め打ちなので最低限の処理だけで良い – ディスクリプタを読んだりも不要 – USB仕様Chapter-9のアドレス設定だけで良い • USB-FSの12Mbpsで通信出来た – めでたしめでたし 21 結論
22. 2026/06/20 SORACOM UG東海 #11 「LTEモジュールEC25をマイコンからUSB接続で使った話」 • AWSのセキュリティは固い – マイコンから単純に送りつけても受付けない • キーの交換とか暗号化とかMD5ハッシュとか… – 前回はLinuxなので（以下略… • SORACOM Beamを使うことでAWSの城門を突破！ – SORACOMさんありがとう！ 22 SORACOM BeamでAWSに送信