2017年09月24日

Nanopi DUO

cnx-software.comの記事で知ったのだが、Nanopi DUO という SBC が発売されている。Orange pi Zero (以下 OPi Zero) と同じ SoC (H2+) , wifi チップ(XR819) を採用していて気になっている。



製品ページ:
http://www.friendlyarm.com/index.php?route=product/product&product_id=197

価格は $7.99(256MB モデル), $11.99(512MB モデル)。送料は いくつか買っても $5 。例によって専用のヒートシンクも用意されている (+$2.99) 。

サイズは 50mm x 25mm 程度で、なんと ESP32 の開発用ボード ESP32-DevKitC と同等のサイズで、より安い SBC なのだ。電源に 5V2A が必要なことや、技適がないなど、実際に使うのには難があるのだが、よくぞ作ってくれたと思える製品だ。



ピン配置はこんな風になっている。Ethernet や USB HOST さらには、コンポジットビデオ出力、オーディオ関係があるため、GPIO として使えるピンは OPi Zero より少ない。

また OPi Zero とは違って、ビデオ出力、オーディオ出力には回路が付加されていて コネクタを用意するだけで良い。ただし、ビデオ出力を使うには OS 側の対応がイマイチらしい。

電源は、USB OTG または 5Vピンから入力できる。OPi Zero と同じ回路で 電圧が高い方から入力される。また、USB OTG 側へは逆流しないので、PC の電源を OFF にしても問題が起きない。

ちなみに、レギュレータIC は、単電源のものが スイッチングDC-DC を含めて 6 つも使われている。(OPi Zero と数は同じ)。必要とはいえよく収まったと思うわけだが、さらに Wifi チップアンテナ や SPI Flash のパターンまで付いている。

    製造元の friendlyarm.com のフォーラムに Wifi Problem XR819 という話題が、なんでも Wifi の MAC アドレスが皆同じだとか。解決方法も書いてあるようなので要チェック。



NanoPi DUO には、Mini Shield というオプションがあって(+$9.98) Rasberry pi と同じディメンジョンになる。この Mini Shield には、各種コネクタが付いている。USB は HUB IC を介して 4port 。また、USB-SATA ブリッジも付いていて ハーフサイズの mSATA SSD が付けられる。

    DUO + Mini Shield を買うのであれば、Starter Kit というものがある。ヒートシンクやケース、USBシリアル などが付いてお得な感じ。特に 512M は、$19.98 (+ 送料 $7 )。

    USBシリアルだが、電源ケーブル代わりになるようだ。USB 5V が ボードの 5V に直結されている。電源コネクタは micro USB なので、こちらを使った方が良いかも知れない。

    ちなみに Mini Shield に mSATA SSD を付けるなら、オプションの 64GB SSD ($45) も同時に買うと良いようだ。mSATA ハーフサイズ の SSD は割とレアで 特に for industrial なのは他で買えないかも。

    ピンヘッダーが付いているが、18 ピン。Rasberry pi の #1〜#18 分だけ 互換になるようになっていて、I2C, シリアル TX,RX の位置が合っている。

    cnx-software にスターターキットのレビューが載った。
     ・ https://www.cnx-software.com/2017/09/25/nanopi-duo-starter-kit-review-part-1-unboxing-and-assembly/
    第二弾の記事
     ・https://www.cnx-software.com/2017/10/30/nanopi-duo-quick-start-guide-ubuntu-breadboard-mini-shield-msata-ssd/

    まず、SPI Flash が搭載済み? それも 128Mbit(16MB) 。気になる。

    コメントを眺めると、OPi Zero の イメージ (armbian mainline) がそのまま動くようだ。ただし、1つ問題があって、USB-SATA チップ の RESET が GPIOG11 につがっているため、u-boot で SATA が enable にならないといった(意味の)ことが 書かれていた。




さて、このボードをどうやって使うと面白いのであろうか?

形状からみて、なにか USB デバイスになる専用機というのが思いつく。
 1) USB シリアルボード あるいは、FTDI でできるようなもの (JTAG 等)
 2) USB サウンドボード とか AV 出力ボード
 3) Wifi ドングル
 4) mp4 エンコーダーボード
外付け回路がほとんどないようなものだとこんなやつ。ただのUSBデバイスに SBC を使うのは大げさすぎるが、コスト的には十分成り立つように思えるのである。標準の OS や armbian を入れた SDカードを作ってちょっと弄れば実現できてしまいそうなのだが、もっとシンプルに SPI Flash にインストールできて 専用機として動けばすごく嬉しいような。

 ・ http://linux-sunxi.org/Bootable_SPI_flash

SPI Flashの使い方はここに載っている。1MB が u-boot 専用。残りに カーネル+initrd を置くことが出来る。SPI Flash は 16MB まであるようだが、4MB 程度までなら、そこそこ安い。

昔は 1フロッピーで動く OS がいろいろあったと思うのだが、今はどうなのだろう? Linux カーネルと busybox あとちょっとした自製アプリぐらいなら 圧縮して 3MB もあれば ...とか思ってしまうのだが。

専用機であれば、Linux カーネルなどいらない。全部自製する -- いわゆるベアメタル・プログラミングというのも可能ではあると思う。H2+ のデータシートは手に入らないが、H3 と互換のようで 上記のリンクにも H3 のデータシートがある。本当の ベアメタル・プログラミングだと avrlibc 程度の環境もないから、本当にめんどくさい。たぶん レジスタの定義ファイルを作るだけで嫌になるだろう。すこし楽したければ、u-boot の環境を流用する -- というか u-boot の一部として実装するという手がある。

もうひとつ、作りたいアプリをカーネルモジュールとして作ってしまうという手がある。Linux カーネル API を知らないといけないが、レジスタ定義のヘッダーファイルや ちょっとしたライブラリ環境を利用できる。一部だけ自製して、あとはカーネルの機能を使うということも可能なので、個人的には、こっちの実現方法が好きかも。いずれは挑戦してみたいような。ただ、OPi Zero の時でもやりたいとは思っていたのだが、なかなか手をつける気になってこない。




Ethernet 関係の話題

このボード 100M Ether の PHY も付いているわけである。パルストランス入りの RJ45 なら結線するだけなので、使うのは難しくないのであるが、他の使い方も考えられる。


2台の Nanopi DUO を直結することは可能らしい。同一ボード上で短距離であれば、25Ωで3.3v にプルアップするだけで良いようなのだ。別のIC のデータシート(トランスレス AN1900 で検索)に載っていただけなので、うまく行くかどうかは不明。より一般的には、直流除去のカップリングコンデンサが必要になるとのこと。その場合回路も変わる。

とりあえず、これが出来るということであれば、2台のPC をUSB-to-USB でつなぐことも出来る。それをして何になるか?という話はあるのだが、キーボード切り替え器が とりあえず思いつく。

あと 1:1で接続する形態だと、ちゃんとパルストランスを入れれば、100m まで ケーブルを伸ばせる。物理的に離れたところに Wifi を届かせるルータにもなるだろう。(技適が通ったとしての話 一応)あるいは、離れたところにある USB 機器を 接続する USB ケーブル(?)延長器とかも可能だろう。




ボードの特徴を考えれば、こんなところかなと思うのだが、Mini Shield を使って サーバーに仕立てるような使い方ももちろん良いだろう。普通の使い方だと思うので、ここではコメントしない。

で、そうした使い方をした場合、mSATA が少々ネックになる。$45 もする SSD を買う気にならないので、無駄なのである。mSATA から 2.5in HDD 用の STATA コネクタに引き出せれば、嬉しいような気も。普通に SATA コネクタを付ければ良いだけだが、PC 用のケーブルは長すぎて収まりが悪いような・・・5cm 程度のケーブルというのはあるのだろうか? とりあえず基板設計ネタとして覚えておこう。


    探したら、SATA に変換するボードは安価に購入できる。左は背が高くなってしまうので却下 -- 右のタイプが良さそう。--- 作る必要はなかった。あとはケーブルか。


    ケーブルは、7cm, 10cm といったものがあるようだ。ただ、ストレートー(HDD側)ライトアングルでないと。それを前提として、横から回すので 10cm では短いような気が。15cm ぐらい必要かもしれない。また、7pin どうしをつなぐので、15pin の電源ケーブルも別に必要。これも ライトアングルが良いと思う。

あるいは、Mini Shield のようなものを自作するとか。HDD の裏面にマウントできて、ケーブルもすっきり というのは考えてみたいところ -- こういうのは他のボードでは難しい。ちなみに USB HUB IC は、FE1.1s が安価に入手できる。USB-SATA チップも GL830 が安価に入手できる。-- 実は Orange pi でこれらを採用していて、実際の回路を参考にできるのでお勧め。ただし、これは必要な場合に選択枝があるという話であって、コネクタだけ付けるのもあり。特に USB-SATA は ケーブルになっているタイプとか さらにその中身の基板のようなものが入手できるから、別のやりかたがある。

さらに、さらに、Ethernet が直結できるならば、Switching HUB IC を入手して、いくつかの DUO を接続したコンパクトなボードも作ることは可能だ。

 ・ https://fabiobaltieri.com/2011/08/19/5p-switch/
 ・ https://github.com/fabiobaltieri/5p-switch


HUB を自作した人がいて 回路図など 公開している。HUB IC は、KSZ8995MA というもので、現在でも入手可能 。Mouser なんかでも買えるけれども、aliexpress で 昔のものっぽいのが 安価で購入可能なのだ。どう有用なのか?というのを別にすれば、なかなかに興味深い。作ってみたいものだ。

    こういうのを作っても、有用ではないと思えるのは I/O の絶対性能が低いため。いまどき USB 2.0 + 100M Ether ではちょっと。allwinner の SoC はいろいろ出ているが、H6 という 最新 SoC が出てきている。特徴は 64bit , GbE は当然として、USB 3.0 , PCIe サポート。まともに使えるようになるまで時間がかかりそうだが、Orange pi も プロトタイプらしきものがリークされている。こういうのが、サーバ用途での本命だろう。

    秋月で扱いはじめた ROCK64 なんかでも良さそう。GbE , USB 3.0 だから、高速I/Oは備えている。RAM も 4GB タイプがあるので メモリ的に重い処理もこなせる。こういうのと比べると DUO + Mini Shield は本命の使い方ではなく、DUO 単体で電子工作的に使うのが良いのだろうと思わされる。



Mini Shield のようなもの を検討してみる。

やりたいことは、HDD と一体化するようなボードの設計。


この図は、HDD の上というか裏面に Mini-Shield を載せたイメージ。これをベースに考えてみる。例えば板で HDDマウンターを作って HDD に取り付ける。左上に寄せるとこんな感じ。mSATA からケーブルを上に引き出し、ぐるっと回して HDD に接続。これでも良いのだろうが、SATA のケーブルは太いし、電源ケーブルもあるから、あまりスッキリとは行かない。あとコネクタの向き。Ether などは裏面に配置するもの。となると HDDのコネクタ側が正面になる。正面がグダグダしているのはちょっと。



こういう部品を使って、HDD を接続し、かつ正面パネルになるものを作ってみたらどうだろう?だいたい 結構背が高いのである。HDD からスペーサーで 浮かさないといけないし、2段のUSBコネクタも高さが 15mm ぐらいある。HDD 自体もあるから 全体で 9.5 + 5 + 1.5 + 15 = 31mm ぐらいにはなる。一方 128x64 の OLED モジュールは 27.8mm である。これを付けて タクトスイッチがいくつかあるようなものは作れそう。

問題は、Mini Shield (のようなもの) と接続する ケーブル 。特に SATA だが、信号線は 4 本のみで、距離も 直線なら 4cm ぐらいだから、ツイストペアでいけそうな気はする。あるいは、USB-SATA チップも載せてしまって、USB DISK 化するボードにしてしまうとか。ちょっとこの方向で考えてみたい。一応汎用として考えるのだが、うまくいくようなら、Mini Shield のようなものも設計して完成形を狙う。

    バネル付き USB-SATA ボードというのは、割と良い考えのような気がしてきた。USB2.0 専用で QFP48 の GL830 を予定している。ちなみに、 Mini Shield のチップは、USB 3.0 にも対応の JMS567 である。 このチップは手に余るので無理。というか入手できない(かも)。入手できデータシートがある USB 3.0 対応チップは、ASM1053 (QFN) ぐらい。といっても手に余るわけだが。




こんな感じでレイアウトを考えてみた。サイズは 70mm x 30mm 。左の4ピンコネクタが USB で、右は I2C とボタンと 赤外線レシーバー。コネクタはケーブルを引き出しても良いし、専用基板にピンヘッダで付けることも出来る(ようにしたい)。SATA コネクタは、1.27mm ピッチのスルーホールなので、クリアランスが厳しい。ELECROW は OK みたいだが、DRC が通らないところがあるかも。


で、専用基板のプロトタイプ - ショートバージョン。本当は HDD の 100mm 長にしたいわけだが、別発注になるので、これでいけるかどうかのチェック用。ショートバージョン は随分奥まったところにコネクタが来る。HDD のネジ穴にも届かないので、ちゃんとマウントできない。右の穴は コネクタとの干渉をチェックするためのもので役には立たない。また、マウントの補助のために、左右 5mm づつ 耳を付けている。
要するにパネル部が本命で、ちゃんとパターンが引けるかどうか?これは、ボチボチやっていこうと思う。

ついでに書いておくと、USB は 2 段のパターンになっているが、HUB IC を入れないと、1つしか使えないので意味がない。その場合、普通のタイプを取り付けてもいい。ロングバージョンを作るときに、HUB IC を入れるかどうか検討してみるが、2段はおまけの扱い。あと、電源は DCジャックから 12V 入力を考えている。DC-DC コンは、12V → 5V を 2つ。1つは、HDD というか USB DISK 専用。

そう言えば、このショートバージョンは、もともとブレッドボードの片側に挿すためのものであった。途中で目的を変えたので、こうなったが、それも検討しよう。


あとパネル部分がうまく作れない場合でも、こんなボードを使えば、とりあえず HDD は使える。ショートバージョンでも USB のケーブルを 引き出してすっきりと接続できるはず。この場合は、ボードを HDD の端まで移動させることも出来る。・・・と言っても、移動してもやはり2か所でネジ止めできるだけなので、しっかりと取り付けることは出来ない。

    このボードがどういう チップを採用しているのか分からないが、随分と部品が少ない。目立つのは水晶ぐらいで、あとは RC 。GL830 も 似たようなものなのでパターンは作れそう。SATA 信号線は 数ミリ長でストレートにコネクタに配線するだけであり問題が起きようがないと思える。ーーなんか作れそうな気がしてきた。

    ちなみに、Orange pi の GL830 まわりの回路図を見ていたのだが、内蔵 USB にまで、電流制限 IC の SY6280 が使われている。 ちょっと驚いた。

    ショートタイプは、取り付けに難があるようなことを書いたのだが、アルミアングルなどを使えばいける。10mm x 7.5mm のコの字型のものがホムセンにあるが、基板の耳にネジ止めすれば、HDD のサイドのネジ穴で止めることが、出来そうだ。

さて、少し設計が進んだ。(問題も出てきた)

左側のコネクタだが、ブレッドボード に合わせることにした。BB-801 (EIC-801) タイプは 30穴あってサイズは 82mm と 84mm。この基板は 80mm で、センターを合わせたときに、穴の位置があうように調節した。次に コネクタから 13mm は、なにも置かないようにした。あと、コネクタの増設。一応デジタル信号は、コネクタに割り当てることが出来た。

    USB 5V - DM - DP - GND
    8pin#2 MO - MI - CLK - CS - GND - 3V3 - DTX - DRX
    8pin#1 GND - 3V3 - SDA - SCL - TX - RX - G11 - IRRX

こんな感じ。AV 出力は未だ考えていない。MIC は、取り付け パターンを付けた。

問題は、パネル部への信号線。ボタン3つに対して 2本 (TX,RX) しか割り当てられていない。I2C 以外の信号線は、4 つあって IRRX , TX, RX, GPIO G11。Mini Shield で G11 は、USB-SATA のリセットに使われているので、同じ目的に使おうとしている。GL830 搭載の Orange pi でも、やはり G11 が GL830 の電源制御に使われている。
ちなみに、GL830 にも GPIO があり、電圧低下の検出?(GPIO0) と LED (GPIO2) に使われている。ドライバのソーソコードを読めば使い方が分かるかも知れない。



今は、こんな感じ。パネル部を 使わなければ ロングバージョン(もどき)になるようコネクタと穴を追加。コネクタは電源以外配線しないので、あくまで、ディメンジョン評価用のつもり。



GL830 のパターン作成中。なんとも苦しい。電源ライン(3.3V, 1.8v, GND) が入り乱れているのが理由の1つ。もうひとつ、SATA 信号線は直結するものではなく、10nF (0.01uF) のコンデンサを入れるものだったこと。2012 を使うので、場所が取られてしまう。それでも、なんとかなりそうな感じにはなってきた。

ところで 12V → 5V 変換で MINI-360 を2つ使おうとしているのだが、変更。MINI-360 の IC - MP2307 を使って 自分で組んだ方が良いかも -- とか思ってパターン追加。MP2307 は本来連続 3A が可能な IC なので 1個で済むはず。MINI-360 は インダクタが電流を流せない上に、IC の 放熱も考慮されていないため 連続だと 1.8A 程度まで。 インダクタは、秋月で扱っている NRシリーズ (10uH) なんかが使えれば十分なのだが、10mm 角で大きく パターンを入れるのが無理だった。4.7uH にして、75mm 角であれば、2A 連続には十分ではないかと考えて、CD75 (7mm x 7.8mm) 用のパターンにした。あと上面からハンダ付けできる自信がないので、長穴を置いてみた。仮止めした後、裏からハンダを流し込むつもり。入力のコンデンサだが、一応 25V 耐圧のものを使いたい。こうしておけば、ノーパソ用の 19V までは使える。分圧抵抗は、30K + 6.8K にすると 5.00 V の計算になる。誤差がだいぶありそうなので、後で調整することになるだろう。

    MINI-360 は インダクタが電流を流せないと書いたが、間違っているかも。村田製作所の FDVE0630 というのを見つけたのだが、7.4mm x 6.7mm 3mm高 のサイズで 10uH 3.1A , 4.7uH 4.6A となっている。--- 調べてみたら、一体成型のメタルアロイ というタイプで 大電流を流せる特長があるとのこと。大電流を流しても磁束を保持し、熱にも強い。巻き線が固定されているので鳴きもない。すごく良いものらしい。
    aliexpress でも 同じ 0630 タイプ (7.3mm x 6.6mm 3mm高)で、10uH 4A (Isat 5.5A), 4.7uH 5.5A (Isat 8A) という商品があった。 PIHA06030 という型番のものが 同スペックなので、出鱈目でもないのだろう。
    さて、MINI-360 のインダクタも 0630 で見た目も近い。ということは、4A 品かも知れないのだった。それで何故出力が止まるほど熱くなるのか?という疑問はある。最も 2A 流すのに、2A 品ではダメということはある。2A + Vout/Vin x (Vin - Vout) / ( 2 x fs x L) の定格が必要で、12v , 5v , 10uH だと +0.43A という計算になる。-- これは問題なさそう。あるいは、単純に放熱できていないだけ? 効率が 85% 程度だとすると 5V2A - 10W で 1.76 W 発熱する。 これが MINI-360 単体では無理なのだろうか? データシートに 50℃/W と 10℃/W の数字がある。そのままだと 88℃上がってしまうが、放熱さえすれば、問題ないということだろうか?

      追記: DUO-DISK を組み立て確認した。インダクタは 10mm 角のメタルアロイ タイプ。12V 入力で 5V 出力だが、3A 流しても余裕。2.2 Ω + 4.7Ω パラ (1.50Ω) を 4.95V ぐらい。インダクタは全く熱くならない。MP2307 もあまり --- こっちは放熱が十分という印象。

    あと必要なインダクタンスについて、L = Vout/Vin x (Vin - Vout) / ( fs x ΔIL) という関係らしいのだが、ΔIL とは さっき計算した 0.43A x2 のことである。同じ式なわけで、2倍のΔILを許容できれば 10uH → 5uH にしても良いということらしい。

    さて、まともなインダクタだと思った CD75 だが、定格は 10uH で 2.3A 程度。4.7uH でも 3A ぐらいだろう。ちょっと無理そうなので、再検討しないといけない。


    再検討したパターン。メタルアロイ・タイプ用にパターンを作った。10040 用をメインに、6030 も付く。NRシリーズも付くようにした。これらは、電極の幅が狭いので、なんとか MINI-360 のパターンと重ねて配置できた。入出力のコンデンサは 3216 が 2個パラで付けられるようにしておいた。


    ついでなので、2.2uH も調べてみた。
    CD32 1.4A CD43 1.9A CD54 2.8A(前後) CD75 4.2A(前後)。
    5V から 1.8V や 3.3V を作る DC-DC コンで 1A クラスなら CD32 で良さそうだが、2A クラスになると CD54 を使わないといけないようだ。 あと、メタルアロイ・タイプなら、0420 2.2uH が 3A だが、少々高価になる。


だいぶ設計が進んで今はこうなっている。ボード名も決めた --- LANDISK じゃなくて DUO-DISK 。サイズは、ロングタイプにしたとき使いやすいように 80x100 に変更。電源は MP2307 一つでまかなうつもりだが、MINI-360 x2 でも出来るようにはした。一応 5V3A ちゃんと流せることを期待。実際には 3A も使わないと思うが、その場合効率 85% として 12V 1.5A ぐらいの容量が必要。あと 電源OFF 機能のコネクタを付けた。リモート強制リブートが可能なように配慮だけしておく。

パネル部分。スイッチを、GL830 の GPIO に接続してみた。ドライバを改造しないと使えないというハードルの高い仕様。無理がありそうなので、パターンカット+ジャンパはできるようにはしてある。
SATA コネクタの詳細が FIX すれば発注できそうなところまで来た。(現物で確認しないといけない)


さて、Ether HUB の KS8995MA だが、ついでに いくつかの Nanopi DUO を載せたボードも検討してみようと思う。

まずは、上記の KS8995MA を使ったボードの回路図を見てみる。QFP128 なのでピン数は多いのだが、使わない ピン(NC)が多い 。 PORT5 の MAC と PHY の間を切り離してそれぞれを MII インターフェイスで 接続できるようになっていたりするのだが、使わなければ NC で済む。あと LED が 15 ピン。これもいらない。SPI で、設定したりステータスを読み出すことができる。( SPI を使わない場合 I2C ROM (110バイト以上) を接続する。) SPI で設定をやりたいとは思うのだが、
次に多い線は電源。3.3V と 1.8v と GND だが、実に沢山ある。これらが、入り乱れて配置されるので配線がめんどくさい。

    1.8v は、結構消費するようで、市販製品でレギュレータが壊れるトラブルがあったようだ。1.8v には、DC-DC コンを使いたいところ。SY8008B ,RT8059 あるいは 2A クラスの SY8089A ぐらいか。 3A クラスだと MP2143DJ , SY8113B とかもある。これらは、Orange pi などで使われている。
    加えてメンドクサイことに 1.8v はコア用とアナログ、さらに PLL 用がある。電源は共通でも良いのだが (少なくとも PLLには)LPF を入れる必要がある。

    MII の機能はいらないと書いたが、そういえば ESP32 が MII (または RMII) で Ether に接続する機能を持っている。わざわざPHYチップを用意してまで使ってみたいとは思わないのだが、一応実験用に使えるようにしておくのも良いかも知れない。

電源は面倒なものの、思ったよりは、シンプルに扱える印象はある。多分扱いきれないということはないだろう。

こっちのボードも進行中。名前は DUO-CLOUD 。DUO x3 と HUB が一体になったボードで、DUO-DISK の上に取り付けることを想定。電源は、MP2307 x2 で 6A を想定。割り振りは、マスターの DUO + HUB と DUO 2台。入力は 12V3A ということに。DUO-DISK と合わせて 60W クラスのACアダプタを使う。あと、HUB には、1.8V と 3.3V が必要だが、SY8089A で 5V を降圧する。

左側裏面にある部品は、8ピンAVR ( オプション機能) 。I2C ROM の機能を持たせて HUB を自動で config させる。加えて ファンコン機能。本当に 60W 近くも消費するのかどうか不明だが、ファンは付けることが出来た方が良いだろう。--- この2つは DUO が動いていないときでも機能させたいものなので、独立したコントローラーがあると良い。本当は DUO のリセットなんかも制御させたいが、リセットピンが出ていないため、電源 OFF 機能で対策。外部コントローラで電源制御ができる可能性だけ残しておく。


回路は考えてみただけのもので自信がない。よくあるのは、NPN(Nch) で ファンの GND 側 を ON/OFF する回路だが、それでは回転数検出の回路が組みにくい。12V 側をドライブするように Pch + Nch を使おうと思う。回転数検出は、SENSE がオープンコレクタ(ドレイン)だったはずなので、プルアップして入力。このへんの機能も I2C で制御(予定)。他に3つのコネクタがあるが、DTX,DRX でコンソール用。また、DTX,DRX はとなりの DUO の RX,TX と接続できるようにもしてある。

といっても、オプションだし組むかどうかは分からない。それどころか、このボードの基本機能を動かせるのか? 自信が全くない。

    回路図のコネクタのピン番号は、逆。4pin ファンに合わせて
     (1) SENSE (2) 12V (3) GND (4) PWM
    とするのが正しいようだ。
    あと AVR の信号線

    DUO AVR HUB
    SCL/A11 PB2/SCK/SCL SPIC/SCL
    SDA/A12 PB0/MOSI/SDA SPID/SDA
    MI/A14 PB1/MISO SPIQ
    CS/A13 SPIS_N
    G11 RST_N
    MO/A15 RESET

    こんな風にした。DUO は、HUB の SPI に対しても、AVR の ISP に対しても GPIO で操作する。I2C のマスターも GPIO で操作できるが、I2C ドライバを使っても良い(かも知れない)





またまた外形を変更。Pico-ITX なる規格があることを思い出し、サイズ(100mmx72mm) を合わせることに。DUO-DISK はもともと 70mm で設計したので、部品の位置もほとんど変える必要はなかったのだが、DUO-CLOUD は、だいぶ苦労した。それは良いのだが、マウントするのに難があるように思い、小さいタブを付けることにした。ネジ止めしたり、レールを使って固定したりするのを想定したが、邪魔なら削ってしまえば良い。


    このボード2枚を組みにして使う場合、放熱の関係でボードを立てて使うのが良いのだろうと思うのだ。で上か下にファンを設置するとしたら、60mm ぐらいが丁度よさそう。ボード間隔は 25mm ぐらい。多分 DUO のヒートシンクまでが一番背が高く 8.5 + 2.6 + 7 = 18.1 mm 。次が 2段のUSB 15.6 mm で 三番目が RJ45 の 13.5 mm 。 基板厚を足して、ヒートシンク上部 5mm ぐらいで、25mm 。


    あと、DUO-DISK に 4極 3.5mm ジャックのパターンだけ付けることにした。PJ-393 という型番のもの。それは良いのだが、ピン配置が統一されていない。Mini Sheild は、先端から R-V-L-GND 。だが、日本で一般的なのは、どうやら L-V-GND-R 。 GND の位置が違うとどうにもならないのが難点。カモンのRCA 変換ケーブル 435 は 日本式なので、L-V-GND-R にすることに。

    最初 4極 3.5mm ジャックの位置は、DUO の下にしたのだが、どうにも気に入らない。コネクタ類は右側に寄せる方針なので、無理やり移動した。

    USB コネクタもこのタイプに変更して、場所を作った。使ったことのない部品が増えると不安なのだが、まぁやってみよう。ちなみに、このタイプは、DRC で Restring 10 mil だとエラーになるパターンになってしまう。-- 8 mil 以下でなければならない。SATA コネクタ と これは 業者を選ぶ。





ケースも具体的に考えることにした。一応 MDF で考える。配置は、向かい合わせにして、下にファンを置く。レールは 5mm 角の角材。割りばしでも良さそうだが、サイズが正確なので。メイン部分は 端から 3.2mm 部品を置かないようにしたので タブ 4mm と合わせて 7mm まで行けるのだが、HDD (の取り付け部分) が干渉するので、そこだけ 5mm ぐらいが限界。
5mm 角の角材は、補強にも使う。最初からバックパネルを用意できれば補強は必要ないのだが、自信がないし面倒だしで、最初は厚紙にするつもり。フロントパネルは未だだが、扉にして、前から基板を差し込む。LED が いろんな位置にあるので、できれば透明なものにしたい。


ファンを取り付ける底板。上にレールが来るのだが、ファンを塞がないようレールは短くしている。基板が前後に動かないようにするためのロックだが、あまり練れていない。タブのネジ穴に上から棒またはネジを刺すので良いのかなとは思っている。

あと奥行は未だ決まっていない。HDD と SATA コネクタで何 mm になるか、ちゃんと調べていない。



10/14 elecrow に、基板発注。
 ・duo-disk-01c2.zip
 ・duo-disk-01c-out.zip
 ・duo-cloud-01c.zip
 ・duo-cloud-01c-out.zip

    追記: 問題点の記録
    DUO-DISK: 回路図の LCR の値は基本適当である。よくよく確認しないとマズイのであるが、特に注意すべき点について。MP2307 の 6.8K と 30K が逆に書いてあった。

    DUO-CLOUD : Ether コネクタとの接続。
    HUB は、MDI-X として接続しないといけないが、MDI として接続してしまった。auto MDI/MDI-X の機能があるのでダメではない。内部接続のトランスレス接続は合っている。UP-LINK も MDI で良いので、1つだけ MDI-X であるべきだが、port 4,5 のうち どれを UP-LINK にするか決めていない。ローカルに使う方は、できたらクロスにするということで。
      トランスに CT という端子があるが、これの接続が良く分からない。Orangepi など allwinner 系の回路図では、0.1uF を通して GND に接続だが、例のHUB の回路では、+2.5V に接続している。その他、TX側では、3.3V 、RX側では無接続 というのもあった。

10cm x 10cm 10 枚が $4.9 + 送料 $4.8 -- 1129 円になってる。チェックするのも飽きたので、ダメならまた発注すれば良いかと思い両方発注してみた。

    10/14(土) 発注
    10/18(水),19(木) 発送(追跡OK)

    ボケボケの写真が添付されてた。それにしても 水曜日・朝は早すぎ。土日も働いているのだろうか?
    10/23(月) 通関手続中
     先に発注した DUO-DISK が 国内に来た! 水、木あたりには受け取れそう。
    11/25(水) 受け取り(予定) 火曜日に地元到着。DUO-CLOUD の方は、引き受けのまま。土曜日の4時間の差がこれ。

部品のなかで SATA コネクタの フットプリントだけが分からないままの発注。デジキーとかで買える MOREX (87779-1001) なら、分かるんだが 高いし、これだけのために発注できないし。7pin+15pin の部分さえ合ってればなんとかなる( ということにした)。

    SATA コネクタが来た。両端の 基板に止める部分の幅はぴったり (42mm)。位置はほぼ同じ。穴径は 2mmφにしたが、1.5mmφという感じ。

    HDD に接続したときの位置関係もだいたい分かった。手持ちのHDD だと、端から 105mm の位置に基板が来る。DUO-DISK と右端を合わせると、端のコネクタまで 6.5mm 。だが実際には、合わせられない。穴の位置を間違えた!長穴の端から端を使ってようやくネジを締められる! で、HDD は 2mm はみ出す。ということは、4.5mm 固定でほぼ調整できない。メインの基板の左端から、3.0mm はなれたところにパネルが来る。したかったことは、パネルとの距離を 0mm にすることなので、ここから 3mm ずらせるように修正しておこう。0mm にするには、メインの基板の右の穴から 3mm 右に移動したところにドリルで穴開けで対処できる。この場合 HDD は、右に 5mm はみだす。

    縦の関係は、HDD のネジ穴がある面から 下に 2mm がコネクタの位置。そこから、22.1mm 上が パネルのコネクタの位置で、5mm のスペーサで HDD をマウントするとすれば、メインの基板上面から 13.5mm にコネクタが来る。普通のピンソケット(8.5mm)を使うと、5.0mm 上にコネクタがあることに。対策は、Arduino で使われるような連結ピンソケットを使う。Arduino 用は 8pin, 6pin なので、USB の 4pin は切るかピンを抜いて使う。

回路については、Ether HUB と USB-SATA 以外は電源と配線だけみたいなものだから、一部がダメでもなんとか。2つのチップ回りが怪しいわけだが、元にした回路図があるわけなので動くかも知れない。






DUO-DISK 基板がきた。前の写真で 14 と手書きがあったが、枚数だった。14 枚も来たのははじめて。なにかと運が良い注文だったようだ。パネル部をメイン基板にぴたりと着けるには、赤丸のところに穴をあけなければならない。これはちょっと難しいかも知れない。タブは、予想以上に目立たない。良い感じだ。

最初に作るのは電源回りの予定 MP2307 も同時に到着。というかパネル部を除けば、コネクタと電源しかないが、コネクタは HR911105A(発注忘れ), USB, 4極 3.5mm ジャック (到着待ち)がなく、あるのは DC ジャックのみ。パネル部分の部品は、一応全部ある。GL830 は、紙の台紙にテープで貼った適当なものが来ている -- 動かない不安がある。

10/31 DUO-CLOUD の基板も来た。こっちも 13 枚。何枚も作るとは思えないが、あっても別に困らないか。




本当に動くものを作れるのかなぁ? 0.5mm ピッチならハンダづけは出来ると思うが、設計上の不安も多い。




電源回路の確認

DUO-DISK を組み立て確認した。インダクタは 10mm 角のメタルアロイ タイプ。12V 入力で 5V 出力だが、3A 流しても余裕。2.2 Ω + 4.7Ω パラ (1.50Ω) を 4.95V ぐらい。インダクタは全く熱くならない。MP2307 もあまり --- こっちは放熱が出来ているという印象。

10mm 角を使えば、MP2307 の性能を発揮できるということは分かった。DUO-DISK, DUO-CLOUD では 10mm 角しか使わない。では、MINI-360 と同じ 7mm 角 では本当にダメなのか? 7mm 角 でも 定格4A (サチるのは 5.5A) のはずで、3A 流せると思うのだが。あるいは 4.7uH にするとか。
posted by すz at 23:07| Comment(0) | TrackBack(0) | 日記