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@katsumin

Upverterで回路・PCB設計して、基板を起こしてみた。

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はじめに

  • 最近知ったんですが、プリント基板の試作が1000円（10枚）くらいでできてしまうらしいです。
  • ググるとよく引っかかる、Fusion PCBのサイトを見たら4.9$だったので、ついその気になってしまった、というのが今回の記事です。

回路設計について

  • UART通信のキャプチャをするのに、簡単な回路を作りました。
  • この回路をベースに、バリエーションを加えて回路図を整理し、ラズパイ拡張ボードとして使えるようにPCB設計まで行いました。
  • 回路図は、LineMonUsbで公開しています。

PCB設計について

  • 今まで、仕事で多くの回路設計をしてきましたが、PCB設計は基板屋さんにお任せでした。
  • 初めてPCB設計ツールを使ってみたわけですが、思いのほかツールが使いやすく、ほとんど迷うことはありませんでした。
  • ちょっとハマったのは、以下のようなところくらいです。
    1. ベタパターンは、どう作る？
    2. 基板外形は、どう書く？
      • 「Path」で書きます。
      • 「Edit Points」の方が自由度が高いですが、四角なら「Generate Rectangle」の方が書きやすいと思います。
    3. 取り付け穴は、どう書く？
      • 「Through Hole」で書きます。
      • 「Through Hole Inspector」（スルーホールの設定画面）で、チェックを全部外して、Generalの「Internal Diameter」（内径）を2.6mmとしました。

基板発注

  • 前述のFusion PCBに、基板発注しました。
    • かかった金額は約2600円で、内訳は基板代が4.9$（約550円）で、残りは送料（DHL）です。
      • 選択肢がSingapore Post（だったかな。ちょっと記憶が怪しい）、DHL、FedExの３つでしたが、DHLが一番早く、二番目に早いFedExとの金額差が数百円だったのでDHLにしちゃいました。
      • Singapore Postについては、トラッキングできない的なコメントが付いていたので、ちょっとやめました。

  • 発注から、基板到着までの流れ

    1. ガーバーデータのエクスポート
      • Upverterで「Gerber Format (RS-274X extended)」とすると、zipファイルがダウンロードされます。
    2. Fusion PCBのサイトで注文しますが、ここで上記のガーバーデータを指定します。
      • zipファイルは、何の加工もせずにそのままアップロードしました。
      • アップロードすると、ガーバ・ビューアで基板のイメージを確認できます。
      • 多くの設定がありますが、外形寸法（56×64.5）を変えて、レジスト色を黒にしたくらいで、他はデフォルトのままにしました。（変えると、金額が上がります）

    3. PayPalで支払いを済ませたら、あとは到着を待つだけです。大体の時間経過は、以下のような感じでした。

      • 5/27（約13時）に注文
      • 約２時間後に製造開始
      • 6/1に発送
      • 6/5に佐川急便に委託
      • 6/6に自宅到着

      fusionpcb_tracking.png

回路の機能説明

  • 基本的には、RS-232Cのレベル変換になります。

  • ただ、ラズパイのUARTをレベル変換するだけではつまらないので、下記の２つも載せられるようにしました。（ラズパイのUARTと合わせて、３種の排他利用です）

    • 秋月電子製ＵＳＢ－シリアル２ｃｈ変換モジュール（前述のUARTキャプチャに使ったもの）
      • 2chで送受信する使い方と、2chで受信（UARTキャプチャ）する使い方の２通り。
    • LPC810（自作のI2C-UARTコンバータ）
      • I2C-UARTコンバータのソースは、LPC_i2c_uart(GitHub)で公開しています。
      • ラズパイとはI2C接続され、UART送受信ができます。

  • ジャンパ設定（○は、ショート）

UART 方向 J1 J2 J3 J4 J5 J6 備考
ラズパイのUART DTE ○ ○ ○
DCE ○ ○ ○
USB（2ch送受信） DTE ○ chBが送信、chAが受信
DCE ○ chAが送信、chBが受信
LPC DTE ○ PIO0_5とJ5を接続、PIO0_1とJ6を接続
DCE ○ PIO0_5とJ2を接続、PIO0_1とJ3を接続
USB（2ch受信） 送信側は未使用
  • LPC810のデバッガ接続
    • トランジスタ技術2014年3月号付属のARMライタを接続できます。
    • 下の写真は、デバッグ中のものです。（直立している基板が、ARMライタです） IMG_1994.JPG
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