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名張市つつじが丘おもちゃ病院

三重県名張市つつじが丘でおもちゃの病院を開院しています。年中無休で修理は無料、部品代のみ実費です。おもちゃの修理依頼は tutuji@cb4.so-net.ne.jp へメールにてご連絡下さい。なお、宅配便での受け付けは行っておりません。このブログにはおもちゃ等の修理事例やツール製作などを載せていきます。故障診断や修理方法の改善等、ご意見をお寄せ下さい。

USB-シリアル変換器の製作

マイコンのデバグ情報を取り出したり、マイコンとPCを繋いだシステムを作るとき、昔ながらの非同期シリアルで簡易に繋ぎたい。しかし、最近のPCにはシリアルポートが装備されていないものが多い。そこで、USB-シリアル変換器を使うことになるのだが、市販のUSB-シリアル変換器はシリアル側の信号レベルがRS-232Cになっている。マイコンに繋ぐには更にRS-232Cからロジックレベルへの変換が必要になる。USB-シリアル変換器の中ではロジックレベルなのに、それをRS-232Cレベルに変換して外に出し、マイコン側で再びロジックレベルに戻す、ということをやる訳だ。1mもない距離では、わざわざRS-232Cレベルにする必要はない。コスト的なことよりも、そんな無駄なことをすることが許せない。
という訳で、ロジックレベルでインタフェースするUSB-シリアル変換器を作った。

USB-シリアル変換器の製作外観

【設計】
(1)USBフレームワーク
①Microchip社のUSBフレームワークのCDC-SerialEmulatorをベースにカスタマイズする。カスタマイズ箇所はソースコードにコメント「shige」で示している。

②通信パラメータ設定やハンドシェイク機能の設定はCDC-SerialEmulatorが提供する範囲で実現する。

③USB-Comエミュレーションしか行わないので、制御マイコンには必要最小限の機能・性能で小型・廉価な18F14K50(2013年秋月価格170円)を採用する。

④デバイスドライバはWindows標準のUSBドライバが使われる。64ビットOSではデジタル署名されたcatファイルが必須になるため、infファイルのカスタマイズは諦めて、Microchip社のUSBフレームワークのCDC-SerialEmulatorの添付ファイルをそのまま使うことにする。従って、デバイスドライバの組み込み時に表示される文字列はMicrochip社のUSBフレームワークのCDC-SerialEmulatorの内容になるが仕方がない。

(2)サポートする機能は以下のとおり。
①通信パラメータはボーレートのみ設定可能とし、ビット長:8・パリティ無し・ストップビット:1は固定とする。

②ハードウェアフロー制御を可能とし、制御無しも可能とする。

③制御信号(DTR、DTS、RTS、DCD、CTS、CI)をサポートする。 ⇒現在CIは未サポート

④エラー検出(FERR、OERR)をサポートする。 ⇒現在は未テスト

⑤ブレーク検出をサポートする。 ⇒現在は未テスト

(3)USBバスパワー
①この変換器自体はPCからのUSBバスパワーで動作する。

②この変換器からターゲットのマイコンシステムへ5Vまたは3.3Vの電源供給を可能とする。

(4)回路図

USB-シリアル変換器の製作回路図

①機能設定のためのショートピンを設けている。

②CTSは、ハンドシェイクをしない応用を考えて、無接続時にはLとなるようにプルダウンしている。

【製作】
基板部品面
USB-シリアル変換器の製作基板1

基板半田面
USB-シリアル変換器の製作基板2

【ダウンロード】
詳細な製作資料とファームウェアの開発プロジェクトは ここから ダウンロードできる。
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  1. 2014/08/11(月) 18:19:32|
  2. USB-シリアル変換
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プロフィール

大泉茂幸

Author:大泉茂幸
名張市つつじが丘おもちゃ病院
名張市つつじが丘南3番町129
tutuji@cb4.so-net.ne.jp
090-5534-6494
連絡は上記のメール、またはSMSでお願いします。

子どもの頃から趣味は電子工作一筋でやってきました。理科離れが進む中で科学技術に興味を持つ子どもが少しでも増えて行くことを願って、子ども達に電子工作の活動の場を提供しています。

1981年からおもちゃ病院の活動を始め、2014年に三重県名張市への移住を機に「つつじが丘おもちゃ病院」を開院しました。自分でおもちゃを設計し製作する【おもちゃ工房】と、マイコンを応用した電子工作を楽しむ【マイコンクラブ】も併設しています。新規参加メンバーを募集しています。

当ブログで公開している技術情報や成果物の複製、改変および再配布はフリーです。読者様のおもちゃ病院活動のお役に立てば幸いです。ご利用いただいた結果や感想等を記事へのコメントやメールでフィードバックしていただけると有難いです。なお、公開ファイルは最新版を載せているので、古い記事の内容から変わっている場合があります。

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