2008年02月26日

秋月取り扱いパーツだけを使って作る何か

秋月で ATmega164p, ATmega644p, ATmega88 が低価格で購入できるようになった記念にこれらのどれかと、秋月で入手できるパーツを使ったなにかを作ってみたい。(いまのところあくまで願望)

で、考えていたのだが、SD カードを USB Floppy にするアダプタなんてのはどうだろう。USB の UFI という仕様を満足すれば良いはず。

動機その1

実は数週間前 、Windows XP マシンがおかしくなってクリアインストールする羽目に陥った。インストールした後、必要なアプリケーションをインストールしたりさらにアップデートしたりする必要があったのだが、非常に苦痛だった。もうクリアインストールだけは絶対したくない。...というわけで、はじめて Windows XP 付属のもバックアップを使ってみたのだが、なんとフロッピーが必要だった。PC 自体も古いのでドライブは付いているのだが、メディアがない。私はフロッピー自体あまり信用していないので、たとえメディアがあったとしてもあまりうれしくない。メディア全体をファイルにして、バックアップすることになる。

そういうことが簡単にできる装置がほしいと思った。

動機その2

これも Windows マシンがおかしくなったことが発端なのだが...
VMware Player に目をつけた。仮想マシンならバックアップは非常に楽だ。ホスト OS には、あまりアプリケーションを入れずにすむし、セカンド Linux マシンにもなる。qemu を使って disk image を作ることで、VMware Player に OS をインストールできることもググってわかった。

VMware Player で扱えるストレージは、 disk image 以外は、DISK 以外の実際の装置のみ、具体的には、CD と USB ストレージ。Vine-4.2 をインストールしてみたのだが、実際の CD を用意する必要があった。

仮想マシンのインストールをするのに、実際の CD を用意するのは、なんだか馬鹿馬鹿しい。といって AVR とかで 仮想CD を作るのは性能的に無理がある -- AT90USB162 を使ったとしても、 1倍速CD ぐらいが限界のように思える。でも、network インストールできる OS なら、仮想 Floppy でも十分だ。やったことがないのでわからないが、ひょっとしたら、Windows の バックアップを仮想マシンにリストアできるかも知れない。


どんなものにしようか

とりあえず動機付けはできた。あれば便利に違いない。

さて、どんなものにしよう。まず、SD カードについて考えてみる。今はビット単価が落ちすぎて、1000円以下で買える最大の容量が 1GB になってしまった。不要になった SD でも 128MB になった。(64MB はテストで壊してしまったし)。できれば SD に書き込んだ FD イメージを 1 枚の FD として扱えて、メディア切り替えができるものが、望ましい。

ファイル名は固定にして、空のFD を定義する場合も FD のサイズのファイルを用意することにする。こうすることで、ファイル生成の機能が必要なくなる。ルートディレクトリエントリから、shortname でファイルを検索し、ファイルサイズを取得して、メディアのサイズとする。そして、FAT を手繰って 1FD分のマップを作る。あとはマップにしたがって I/O コマンドを実行する。...こんな処理で良いはずだ。

マップを作ると簡単に書いてしまったが、ATmega88 では無理かも知れない。どうせフロッピーだし、無理なら、いちいちFATを手繰っても良いかも知れない。


問題はサポートできる FDの数。1枚ではチョットもったいない。複数ならオペレーションのためのインジケータとボタンが必要だ。数枚なら、LED で 2進数表示というのもアリだが... ピンがずいぶん余るはずなので、2桁の 7セグと、セレクト用の UP/DOWN ボタンを付けるということでどうだろう。...ということは サポートできるFD数は、最大 99。実際にこんなに使うとは思えないのだが、Windows 95 の時代は、本当に数十枚のFloppy を使っていたし、オーバスペックとまでは言えないかも知れない。

あとは、メディア切り替えを OS に知らせるためのオペレーションが必要。専用のボタンにするか、あるいは UP/DOWN ボタンを操作し終わった 5秒後とかでも良いかも知れない。どちらにするかは、ピンの数と、操作性と、レイアウトデザインで決めることにする。

さて、(メモリと余力があれば)もうひとつ付けたい機能がある。それは、FDD の シーク音。ここまでやれば、この装置が実際に役に立つのかどうかなどどうでも良くなるに違いない。

主要部品

シーク音機能がなければ、たぶん ATmega88 で実装できるはず。

SDカードスロットも水晶も 2桁 7seg も全部秋月で購入可能なはず。
ちなみに水晶は、最新版の usbdev を使えば 12MHz/16MHz のどちらも OK。

基板は C 基板。うまくレイアウトすれば 1枚に入るかも知れない。

おわりに

まぁ、いまのところ妄想です。シーク音機能はどう作るか想像できていないけど、メインの機能は、まじめに mass-storage を調べれば作れそうなレベルだと思います。

追記:設計メモ

ほんとうに作る気になったら、カテゴリを作ってあらためて書くつもりだが、まだ作る気が起きていない。とりあえず設計メモとして追記していこうと思う。

付けるパーツと pinの数の確認

もう ATmega88-20PU(250円) で作ろうと思っている。これで作れなければ、作らない。

さて、ATmega88 で作った場合、どういうパーツを選択するか。使用する pin の数にも気を付けなければならないので、pin数を確認しながら決めていく。

ATmega88 は、28 pin そのうち ~RESET , VCC, AVCC, AREF, GND x2 の 6 pin は(普通)信号線には使えない。だから pin の数は 22 からスタートということになる。

SDカードスロット(150円/220円) まぁこれは必須だ。

OLIMIX SAM7-P256の回路図

を参考にすると、信号線は、4 pin 必要ということになる。SCK/MISO/MOSI/~SS の 4 pin を割り当てて、ISP にも使う。-- まあこれは常識的な割り当てだろう。残り 18 。

USB 用ピンの割りあて INT0/PD2 とそのとなり INT1/PD3 -- これも必須だ。水晶も必要だから 4 pin 。残り 14。

水晶は、表面実装タイプ クリスタル 16MHz (5個入り 200円)にしようと思う。12 MHz でないのは、usbdev が他の周波数に対応した記念に使ってみようと思ったから。12MHz でも OK なようにはしておく。ちなみに、表面実装タイプだが、いっても PIN を引き起こせば 普通に使える。台座が付いている分だけ手配線するのは楽。

USB は、3.3V で動かす。レギュレータは、TA48M033F( 3.3V 500mA,コンデンサ付き 100円) 。SD カードは多少消費電流が多いそうなので、コネクタにには、電流が取れる USB B コネクタ(50円)を選択する。ひょっとしたら、A タイプ(50円)を使って 延長ケーブルを使うほうが使いやすいかも知れない。

表示装置は、手配線が楽な、3桁 7seg (200円)を選択することにする。ドットを使わないことにして、3 + 7 = 10 pin を使う。残り 4 。

表示は、1 つ1つ点灯するようにする。VF 1.7V として 最大 20mA とすると 80Ω。電流制限抵抗は、コモン側を使い 75 Ω x 3 ということにしよう。

残りは 4 しかない。まずはボタン。とりあえず 2 個で信号線も 2 本とする。もし 3 個にするとしても 2 本でなんとかすることにする。ちなみに通販だと、タクトスイッチ 100個セット 700円しか選択枝がない。一応通販でも売っているし、店頭なら1個単位で買えるから、”秋月取り扱いパーツだけ”というのを外していないとしよう。

残り 2 。これは機能拡張用(一応サウンド用のつもり)。何を残すべきかが難しい。シリアル RX/TX を残すこともできるし、2 つの PWM を残すこともできる。あるいは、ADC+I2C(TWI) を残すこともできる。-- もう少し設計が進むまで保留ということで。

ちなみに、LED をダイナミック点灯させると、電源にかなりのノイズが載る。ADC を使うのも PWM を使うのも精度を出すのは、結構厳しいと思う。

その他のパーツについて

基板は、両面ガラス・ユニバーサル基板 72x47mm(1枚 100円・10枚 900円) を選択する予定。SD カードスロットを上面に付けたいというだけの理由。

あとは、ケースそれに、配線材とコンデンサ・抵抗・インダクタ、それに ICソケット・ピンヘッダ。基本的にこういうものまではケアしないが...どうしよう。

できるだけ秋月取り扱いパーツを紹介するが、無理な面もある。

まずケース。
ケースに入れられるように作る場合は テイシン電機 TB-55Bから検討する。ひょっとしたら基板を削ってもパーツの配置の問題で入らないかも知れないし決定ではない。これに入らないなら、すなおにレイアウトするつもり。一応スペーサを勧めておこう。

コンデンサ・抵抗は秋月のものだけで良いのだが、SD用 インダクタは無理かも。一応 マイクロインダクタ 47uH を付けてみて、動けば OK ということにしよう。

他の目的に使う

仮想FD として使えることを第一に考えるけれども、他の目的に使えても良いかも知れない。SD カードも付くし ブートローダも使ってみたいし。-- ただ、プログラム本体も 6KB 以内という条件になってしまう。無理なら諦めるつもりだが、少しばかり検討だけはしておこう。

まずは Writer 機能ということになりそう。拡張用信号線は 2 つしかない。... のだが ボタンをさわらないことにすれば 4 本。SD カード用の信号線を使うことは考えたくないので、この 4 本を使えるように少し考えておこう。

それ以外? 7 seg 3桁ながら表示装置とボタンが付いていて USB も付いていれば意外にも有用なものが作れるかも。3桁ロックつきUSBメモリとか? PCの画面ロックとか? 秒表示 ラーメンタイマとか?。まぁ本体で作れるものは、拡張用信号線は関係ない。

2 本しかないが、ADC が使えるのはメリットかも知れない。

7seg をやめて液晶ディスプレーにする

うーん。入れ替えて使える機能を考え出すとこういうことをしたくなる。あくまでおまけと考えたほうが良さそうだ。まぁ、基板を起こすぐらい気合が入ったなら、7seg と 超小型LCDキャラクタディスプレイモジュールのどちらを使うか選べるようにしても良いかも知れない。
posted by すz at 19:40| Comment(0) | TrackBack(0) | 日記
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