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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