USB PD対応の小型マイコンボード XIAO CH32X035

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Seeed XIAOやAdafruit QT Pyのような小さいマイコンボードは、便利でかわいくて好きなので、そのサイズで設計製作を進めることにしました。 --- # 試作1：各種通信と書き込みできるよね？ ![試作1](/pic/33f6fd6b-51fd-4802-b20b-86e90bccede1.jpg) 最初の試作では基板サイズは一旦無視して、必要な通信やArduino IDEからの書き込みができるか確認しました。 現状、Arduino IDEからの書き込みはデバッガWCH-LinkE経由しかサポートされていないので、使いやすくするために変換基板を作ることにしました。 [74thさん](https://x.com/74th)から情報をいただき、[Arduino Uno R4 Minima](https://docs.arduino.cc/tutorials/uno-r4-minima/cheat-sheet/#:~:text=HID%20Guide.-,SWD%20Connector,-SWD%20Connector)のSWDコネクタを踏襲したコネクタ、ピンアサインを採用しました。Arduino IDEから書き込みとシリアルモニタが使えて超便利！ ![SWDコネクタピンアサイン](/pic/3422fd50-b01b-4068-8903-d15a693518bc.png) ここでI2C通信に関して残念なお知らせ「特定のロットではI2C通信が使えません。データシートにもそう書いてます。」 もっとよく調べてから進めるべきだったんですが、I2C通信は使いやすいマイコンボードとして絶対実装したかったので、同一マイコンのパッケージ違いならI2C通信ができることを確認して、次の試作に移りました。(あと、Arduino IDEの設定ファイルも一部書き換えが必要なことも判明。) --- # 試作2&試作3：XIAOサイズにできるよね？ ![試作3](/pic/b3614b6e-a966-42c9-85d4-7c3acd1abe6f.jpg) 次の試作では本命の基板サイズで設計しました。(実際にはビミョーに収まらなくて外形大きくしてます。) 試作2を作って、速攻で基板設計ミス(未配線)が発覚して、速攻で試作3を作りました。 みんなも基板設計したらDRCかけようね！(DRC：デザインルールチェック、未配線や製造NGな部分がないかチェックしてくれる機能) XIAOサイズにできたので、公式の拡張ボードにも接続できて一安心。 --- # 試作4：電流3A流したい！ ![試作4](/pic/c66e7ec7-7729-496e-a40b-92968a96cca0.jpg) USB PDトリガーデバイス設計時点では1A目安で部品選定や基板設計を行いました。(VBUS経路を1mm幅で引いてる。) もっと使いやすくするために、電流3Aを目指して改良しました。 (USB PDで3Aを超える電流を流すにはeMarker搭載ケーブルが必要になるため、USB PD電源も電流3Aまでのものが多い。) ここまでの試作で両面基板では限界を感じていて、Adafruit公式が「QT Pyを4層基板で設計している」情報があったので、初めての4層基板にトライしました！ 無事に電流3A流せてますー！ 回路図や基板設計の情報は[GitHub](https://github.com/suzan-works/XIAO_CH32X035)に公開します。 --- # 拡張基板：マウザーさんごめんなさい マウザーさんからモノづくり支援キャンペーンで、東芝の新しめなMOSFETとFETドライバーを提供いただきました、ありがとうございます。 * [Nch コモンドレイン MOSFET SSM10N961L](https://toshiba.semicon-storage.com/jp/semiconductor/product/mosfets/detail.SSM10N961L.html) * [ゲートドライバーIC TCK421G](https://toshiba.semicon-storage.com/jp/semiconductor/product/power-management-ics/load-switch-ics/detail.TCK421G.html) めちゃくちゃ小さいのにめちゃくちゃ電流流せるので(1.5mm x 3.4mmで電流9A)、今回の設計にピッタリじゃん！と思ってたら、マジで小さすぎて半田付けムリだあ、、ってなったので部品変更しました。 マウザーさんごめんなさい。。今後のバージョンアップで再検討いたします。[リセッタブルヒューズ0603L010YR](https://www.mouser.jp/ProductDetail/Littelfuse/0603L010YR?qs=n5MbhIql%252BRkr%252BdaX3F6IAA%3D%3D)や[電流センサーIC ACS724LLCTR](https://www.mouser.jp/ProductDetail/250-724LLCTR05ABT)等の提供部品は活用させていただいております！ --- # 今後の展望：USB PDで電子工作をもっと便利に！ ## 直近 - VBUS SWITCH BFFで、回路修正(電流センサIC出力を分圧)と基板修正(VBUS経路を太くする)を実施予定です。→修正しました！(2024年9月) - VBUS SWITCH BFFのコネクタは現状2.54mmピッチ端子台ですが、みなさんがどんなコネクタが都合いいのか調べてみたいです。→ターミナルブロックとスルーホールを選択可能にしました！(2024年9月) - 使用例、サンプルコードを公開してく予定です。 ## もう少し先 - 拡張基板で電圧降圧モジュールを作りたいです。(20V/3Aの60Wの電源を、5V/10Aに降圧すると、大量のNeoPixelを小さな電源で光らせられる) - USB PD ソース側のデバイス検討。(5V/5Aとか必要なデバイスに使えないかな) - [WCH公式のArduino core ライブラリ](https://github.com/openwch/arduino_core_ch32)はまだ不便な部分やできないことが多いですが、もっと今後改善されてくはず！(他力本願すみません) --- # マウザーアワード2024決勝審査会(7/15) 決勝審査会に出場させていただきます！ プレゼンに関する資料をまとめておきます。 - [GitHubリポジトリ](https://github.com/suzan-works/XIAO_CH32X035)：回路図、基板CADデータ、サンプルコード等が見れます。 - 可変電圧ヒーター制御システムのデモ動画 - みなさんにアンケート：VBUS SWITCH BFFについて、出力コネクタを何にすべきか迷ってます。ご意見ください！ - プレゼンのパワポ
USB PD対応の小型マイコンボード XIAO CH32X035 (マウザーアワード2024決勝審査会) by @suzan_works
--- # 受賞＆販売 2024年9月22日にMaker Faire Tokyoで最優秀賞をいただきました！ 評価してくださった皆様、展示をご覧いただいた皆様、この記事を読んでくださった皆様、本当にありがとうございました。 決勝審査会後にさらに改良したマイコンボードをスイッチサイエンスにて委託販売しています！ みんなでUSB PDを便利に楽しく使っていこう！ - [CH32X035搭載XIAOピン互換ボード開発キット](https://www.switch-science.com/products/9901) - [VBUSスイッチアドオンボード](https://www.switch-science.com/products/9902)