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ATSAMD21G用ブレイクアウト基板の作成

2021/5/22

MicrochipのUSBマイコンATSAMD21G18A-AUT用のブレイクアウト基板を作りました。マイコンのすべての信号ピンを引き出し可能で、マイコンメーカー提供の純正開発環境の他に、Arduino開発環境も利用可能です。

WSB000922.JPG



 
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回路図


B0047B_SCH.PNG

 
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外形寸法図


B0047B_SUNPO4.PNG
  • プリント基板板厚 1.2mm、材質 FR-4

    WSB000831.JPG

 
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部品構成

  • 自作基板

    ReferenceValuePART
    C3積層セラミックコンデンサ1uF 25V 1608サイズGRM188R71E105KA12 (同等品可)
    C4 C6 C8 C10 C11積層セラミックコンデンサ0.1uF 50V 1608サイズC1608JB1H104K (同等品可)
    C5 C7チップ積層セラミックコンデンサー 10μF35V X5R 1608GRM188R6YA106MA73 (同等品可)
    D7高速スイッチング・ダイオード1N4148W (同等品可)
    L1フェライトビーズ 220 Ohms@100MHzMPZ2012S221AT000 (同等品可)
    R110KΩ チップ抵抗 1608サイズRC0603J10K (同等品可)
    R4チップ抵抗 1/10W330ΩRC0603J330R (同等品可)
    S1表面実装用タクトスイッチSKRPACE010
    U1ARMマイコン ATSAMD21G18A-AUTATSAMD21G18A-AUT
    PCB自作基板 B0047BB0047B
    ● コネクタ類は必要に応じて取り付け
    CN102列ピンヘッダー 2.54mmピッチPH-2x40SG (同等品可)
    CN11ピンソケット 2.54mmピッチFHU-1x42SG (同等品可)
    CN1 CN2 CN3 CN4 CN7 CN9 CN8 CN12ピンヘッダー 2.54mmピッチPH-1x40SG (同等品可)
    ● RTC用水晶発振子を使用する場合に追加(使用しない場合でポートを活用する場合はJ1,J2をショート)
    C2 C1積層セラミックコンデンサ 18pF 50V 1005サイズCC0402FRNPO9BN180 (同等品可)
    X1水晶発振子 32.768kHzFC-135 32.768000KHz12.5 (同等品可)
    ● 3.3V電圧レギュレータを使用する場合
    C12 C13積層セラミックコンデンサ1uF 25V 1608サイズGRM188R71E105KA12 (同等品可)
    D2ショットキーバリアダイオード 60V 1A SOD-123PMEG6010CEGWJ
    U3電圧レギュレータ 3.3V 600mAAP7366-33W5-7 (同等品可)
    ● 5V電圧レギュレータを使用する場合
    C15 C16積層セラミックコンデンサ1uF 25V 1608サイズGRM188R71E105KA12 (同等品可)
    D3ショットキーバリアダイオード 60V 1A SOD-123PMEG6010CEGWJ
    D8表面実装用ショットキーバリアダイオード 40V2ASS2040FL (同等品可)
    U4低損失レギュレーター 5V500mAMIC5219-5.0YM5 (同等品可)
    ● モニタ用LEDを使用する場合に追加
    D4黄色チップLED 1608サイズOSYL1608C1A (同等品可)
    D5赤色チップLED 1608サイズOSHR1608C1A (同等品可)
    D6黄緑色チップLED 1608サイズOSYG1608C1A (同等品可)
    Q2NPNデジタルトランジスタ10K/10KDTC114EU3T106 (同等品可)
    R5 R6 R71KΩ チップ抵抗 1608サイズRC0603J1K (同等品可)
    ● USBインターフェースを使用する場合 (U2とC14は必要なら実装)
    C14積層セラミックコンデンサ0.1uF 50V 1608サイズC1608JB1H104K (同等品可)
    CN5USB - マイクロUSB B USB 2.0 レセプタクル コネクタ10118194-0001LF
    R3100KΩ チップ抵抗 1608サイズRC0603J100K (同等品可)
    U217V クランプ 5A(8/20µs)TVS-ダイオードUSBLC6-2SC6
    ● USBバスパワー5Vとバッテリーの切り替え回路を使用する場合
    CN6PHコネクタ ベース付ポスト トップ型 2P B2B-PH-K-SB2B-PH-K-S(LF)(SN)
    Q1PchチップMOSFET 20V 4ADMG3415U (同等品可)
    R210KΩ チップ抵抗 1608サイズRC0603J10K (同等品可)
    D1表面実装用ショットキーバリアダイオード 40V2ASS2040FL (同等品可)
    ● I2Cプルアップ抵抗を基板内に実装する場合
    R8 R910KΩ チップ抵抗 1608サイズRC0603J10K (同等品可)
    ● メインクロックに水晶発振器を使用する場合 (一般的には不要)
    C9積層セラミックコンデンサ0.1uF 50V 1608サイズC1608JB1H104K (同等品可)
    X2クリスタルオシレータ 8.000000MHzSG-210STF 8.0000MS (同等品可)

  • 部品配置図
 
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特徴・機能

  • ATSAMD21G18Aマイコンのすべての信号ピンをピンヘッダー経由で引き出し可能
  • マイコンの他に、抵抗2個、コンデンサ8個、ダイオード1個、フェライトビーズ1個、スイッチ1個の合計14パーツで動作(最小構成)
  • 49.86mm X 49.86mm のコンパクトサイズに便利機能を搭載
  • PICkit4 を直接接続できるデバッグ端子を用意 (CN8にピンヘッダを実装)
  • ES920LR BREAKOUT BOARD などの無線ボード接続端子を用意 (CN12にピンヘッダ/ソケットを実装)
  • 市販のUSB-シリアル変換モジュールを接続できるUART-IF端子を用意 (CN11にピンソケットを実装)
  • Arduinoと互換性のあるピン配列を保ちつつ、2.54mmピッチの一般のブレッドボードに直接挿入可能なピンヘッダー端子*1を用意 (CN1,CN2,CN3,CN4,CN10)
  • Arduinoで使用しない端子もすべてピンヘッダー経由でアクセス可能(CN7,CN9にピンヘッダを実装)
  • オプションで32.768kHz水晶発振回路を実装可能 (X1,C1,C2)
  • オプションで3.3V電圧レギュレータを実装可能 (U3,C12,C13,D2)
  • オプションで5V電圧レギュレータを実装可能 (U4,C15,C16,D3,D8)
  • オプションでモニタ用LED回路を実装可能
    • ユーザLED(D4,R5,Q2) 黄色、アクティブH
    • 送信LED(D5,R6) 赤色、アクティブL
    • 受信LED(D6,R7) 緑色、アクティブL
  • オプションでUSBインターフェースを実装可能 (CN5,R3,C14,U2)
  • オプションでUSBバスパワーとバッテリーの自動切り替え回路を実装可能 (Q1,R2,D1,CN6)
  • オプションでI2C用プルアップ抵抗を実装可能 (R8,R9)
  • オプションでメイクロック用水晶発振器を実装可能 (X2,C9)
  • ちょっとした回路を追加するのに便利なミニユニバーサルランドを利用可能(7穴)
  • 基板固定穴(Φ3.2)を1個利用可能(M3ビスで締結)

 
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補足説明

  • 開発環境は MPLAB IDE X IDE + XC32 + PICkit4、および Arduino IDE の2つで動作確認済みです。
  • CN1の5V端子およびVin端子から電源を入力する場合、バッテリーは接続できません。(5Vラインとバッテリーが短絡されます)



    WSB000923.JPG




*1 オリジナルのArduinoコネクタにはささりません

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