Upverterで回路・PCB設計して、基板を起こしてみた。

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。

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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。

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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？
     • 「Pour」で作ります。
     • こちらのブログ記事が、とても参考になりました。
  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。

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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

     

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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）