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STELLARWINDOW 6軸センサー回路図公開 FD TECH NOTES 2011年6月11日 2:00 藤野 真人
STELLARWINDOW に含まれる6軸センサーは，I2Cインタフェースを持つセンサーモジュールを，マイコンを経由して，USBでパソコンと接続するように設計しました．この構成は，I2Cインタフェースを持つモジュールをUSBでパソコンに接続したいときには，汎用的に使い回すことができる構成です．マイコン内では，STELLARWINDOW の場合は色々な処理を行っていますが，共通的に必要なのはI2Cモジュール側のプロトコルとパソコンに接続する側のプロトコルを変換することだけなので，ごく簡単に実現できます．
USB側のUARTインターフェースはFTDIチップを使っていて，I2C/UART変換はR8という構成ですが，もっと単純に実現したいときは（部品点数を減らしたいときは），EZ-USBを使うという手もあります．僕たちは諸々の事情で今のような構成になっています．改良するべき点はいくつかあるのですが，一度製造ラインを動かしてしまうと，なかなか設計の変更は加えられないのです... STELLARWINDOW 最終ロットの回路図をそのまま公開しても良かったのですが，センサーモジュール特有の付属回路等々があり見通しが悪くなるので，ここでは，「USB・I2Cブリッジ回路」と銘打って，I2CモジュールをUSB接続させるために必要な回路部分だけ，不要な付属回路を取り除いて公開することにしました．この回路図を再利用される場合は，Creative Commons Attribute 3.0 ライセンスの下で御利用ください．また，STELLARWINDOW に実際に搭載されている電子回路として安定動作実績はありますが，何らかの間違いが含まれている可能性はありますので，無保証，無サポート，AS IS での公開になります．
ダウンロード 回路図(PDF)
特徴と応用 外部クロックを用意しています．R8もセンサーモジュールも外部クロック無しで動作するのですが，測定精度を高めるために入れることになりました．一般的な例ではあまり使わないかもしれませんが，オプションとして．電源はUSBから+5Vを給電してもらい，ここから2.8Vを生成して使っていて（DV2.8），さらに分岐してセンサーモジュール用のアナログ電源（AV2.8）を作っています，これもオプションとして．センサーモジュールはI2Cインタフェースを介して制御とデータのやり取りをしていますが，別途アナログ出力もサポートしており，マイコンのアナログ入力に入れて使っています．これは別の例に応用するときは必要がないかもしれません．マイコンへのファームの書き込みはCN2を経由して行っています．R8の汎用I/Oがいくつか余っていますので，スイッチング回路他をつけて遊ぶことができるかもしれません．R8に書き込むI2C/UART変換プログラムについては，RENESAS社のR8Cアプリケーションノート/サンプルコードに同じようなものがありますので，詳細は，この辺りを参照してください． 部品リスト 回路図に対応する部品リストを公開します．外形はSTELLARWINDOWで利用している表面実装用部品ですが，ご参考まで．部品No.3「任意のI2Cモジュール」の部分に，STELLARWINDOW では6軸センサーモジュールが搭載されていることになります．回路図同様，無保証，AS ISでの公開となります．
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