沼津高専 電子制御工学科
MIRS0104 電子回路部詳細設計書
MIRS0104-ELEC-0001
改訂記録
版数 作成日 作成者 承認 改訂内容
A01 2002.05.19 野田・渡邊 森元 初版
A02 2002.06.4 渡邊 森元 図および、リンクの訂正
A03 2002.12.13 渡邊 森元 ロータリエンコーダ仕様変更
A04 2003.02.05 野田 森元 画像、物理インターフェース、機能性能
ソフトウェアビジビリティの間違いを修正

目次

  1. はじめに
  2. 回路構成
    1. 概略ブロック図
    2. FPGA内部回路ブロック図
    3. 電気系統図
  3. 機能性能
  4. 物理インターフェース
    1. ISAラック
    2. CPUボード - パーソナルコンピュータ
    3. CPUボード - フラッシュディスク
    4. FPGAボード - ドーターボード
    5. ドーターボード - タッチセンサ
    6. 電源ボード - バッテリ
  5. 各部の詳細
    1. CPUボード
      1. 仕様
    2. FPGAボード
      1. 機能概要
      2. 構成
      3. モジュール間インターフェース
        1. ISAバス
        2. アドレスデコーダ
        3. 液晶ディスプレイ制御モジュール
        4. 入出力コネクタ
      4. ソフトウェアビジビリティ
        1. 液晶ディスプレイ制御モジュール
    3. ドーターボード
      1. 機能概要
      2. 外形
      3. 構成
    4. タッチセンサ
    5. 赤外線センサボード
    6. 超音波センサボード
  6. 消費電力

  1. はじめに
  2. 本文書はMIRS0104で使用される電子回路部品の機能性能、インタフェースと、新しく製造する基板の仕様を記述する電子回路部の設計書である。

  3. 回路構成
    1. 概略ブロック図

      fig.2_1 概略ブロック図 (fig2_1.jpg)

    2. FPGA内部回路ブロック図


      fig.2_2 FPGA内部回路ブロック図(fig2_2.jpg

    3. 電気系統図


      fig.2_3 電気系統図(fig2_3.jpg

  4. 機能性能
    1. 標準MIRS基板
      標準MIRS基板の仕様についてはMIRSデータベース(DBMD)を参照のこと。
    2. IOボード
      IOボードはISAバスを経由してCPUからセンサおよび駆動回路の制御を行う機能を具備する。
      IOボードはFPGAボードとIOサブボードから構成する。
      • CPUからFPGA回路情報をダウンロードできること。
      • CPUからタッチセンサ(4個)、赤外線センサ(2個)の状態を読みこめること。
      • 白線センサが反応したときに割り込み信号をCPUへ出力できること。
      • ポストからの赤外線信号を区別でき、ポスト番号をCPUに出力出来ること。
      • CPUから超音波センサの測定開始を命令が来たとき、超音波センサボードに超音波の発射信号を送ることの出来ること。
      • 超音波センサが、自身で発射した超音波を受信したときに割り込み信号をCPUへ出力できること。
      • CPUより送られてくる液晶ディスプレイボード制御信号の出力制御を行う。
      • CPUから送られてくる方向データをPWM変換して、MPCへ出力する。
      • ロータリーエンコーダの回転数をカウントし、方向データと共に出力する。
      • パワーオン信号の状態を読み込める。

  5. 物理インターフェース
    1. ISAラック

      ISAラックのインターフェースはISAバス規格に準拠し、各基板を下表に示すようにバックプレーンに搭載する。

      Table.4_a_1 ISAラックへの基板の搭載方法
      スロット.No
      ボード名称
      備考
      1
      CPUボード

      2
      -
      未使用
      3
      -
      未使用
      4
      FPGAボード

      * スロットナンバーについてはバックプレーンの外観を参照。

    2. CPUボード - パーソナルコンピュータ

      • 接続
         CPUボードの CPU_UTP にイーサネットケーブルを接続する。

    3. CPUボード - フラッシュディスク

      • 接続
         フラッシュディスクをCPUボードの CPU_IDE に挿入する。

    4. FPGAボード - ドーターボード

      • コネクタ名称 : FPGA_JP20A (20pin ジャンパコネクタメス)

        fig4_1 FPGA_JP20Aのコネクタ形状(fig4_1.jpg)
        * コネクタの取りつけ位置、および方向はマイコンビルダー取扱説明書を参照。

        Table.4_d_1 FPGA_JP20Aのインターフェース
        ピン.No
        信号名
        I/O
        備考
        ピン.No
        信号名
        I/O
        備考
        1
        IRS0
        IN
        赤外線センサ信号0
        11
        TS2
        IN
        タッチセンサ信号2
        2
        IRS1
        IN
        赤外線センサ信号1
        12
        -
        -
        未使用
        3
        WLS0
        IN
        白線センサ信号0
        13
        UR1
        IN
        USS1受信信号
        4
        WLS1
        IN
        白線センサ信号1
        14
        USS1
        OUT
        USS1送信信号
        5
        WLS2
        IN
        白線センサ信号2
        15
        UR0
        IN
        USS0受信信号
        6
        WLS3
        IN
        白線センサ信号3
        16
        UT0
        OUT
        USS0送信信号
        7
        TS4
        IN
        タッチセンサ信号 4
        17
        R_DIR
        OUT
        MPC 右方向信号。オープンコレクタ出力
        8
        -
        -
        未使用
        18
        R_PWM
        OUT
        MPC 右PWM信号。オープンコレクタ出力
        9
        TS3
        IN
        タッチセンサ信号 3
        19
        L_DIR
        OUT
        MPC 左方向信号。オープンコレクタ出力
        10
        -
        -
        未使用
        20
        L_PWM
        OUT
        MPC 左PWM信号。オープンコレクタ出力

      • コネクタ名称 : DB_JP1A (20pin ジャンパコネクタオス)

        fig4_2 DB_JP1Aのコネクタ形状(fig4_2.jpg)
        * コネクタの取りつけ位置、および方向はドーターボード外形図を参照。

        Table.4_d_2 DB_JP1Aのインターフェース
        ピン.No
        信号名
        I/O
        備考
        ピン.No
        信号名
        I/O
        備考
        1
        IRS0
        OUT
        赤外線センサ信号0
        11
        TS1
        OUT
        タッチセンサ信号1
        2
        IRS1
        OUT
        赤外線センサ信号1
        12
        -
        -
        未使用
        3
        WLS0
        OUT
        白線センサ信号0
        13
        UR1
        OUT
        USS1受信信号
        4
        WLS1
        OUT
        白線センサ信号1
        14
        UT1
        IN
        USS1送信信号
        5
        WLS2
        OUT
        白線センサ信号2
        15
        UR0
        OUT
        USS0受信信号
        6
        WLS3
        OUT
        白線センサ信号3
        16
        UT0
        IN
        USS0送信信号
        7
        TS3
        OUT
        タッチセンサ信号3
        17
        R_DIR
        IN
        MPC 右方向信号。オープンコレクタ出力
        8
        -
        -
        未使用
        18
        R_PWM
        IN
        MPC 右PWM信号。オープンコレクタ出力
        9
        TS2
        OUT
        タッチセンサ信号2
        19
        L_DIR
        IN
        MPC 左方向信号。オープンコレクタ出力
        10
        -
        -
        未使用
        20
        L_PWM
        IN
        MPC 左PWM信号。オープンコレクタ出力

      • コネクタ名称 : FPGA_JP30C (20pin ジャンパコネクタメス)

        fig4_3 FPGA_JP30Cのコネクタ形状(fig4_1.jpg)
        * コネクタの取りつけ位置、および方向はマイコンビルダー取扱説明書を参照。

        Table.4_d_3 FPGA_JP30Cのインターフェース
        ピン.No
        信号名
        I/O
        備考
        ピン.No
        信号名
        I/O
        備考
        1
        -
        -
        未使用
        11
        -
        -
        未使用
        1
        -
        -
        未使用
        12
        -
        -
        未使用
        3
        -
        -
        未使用
        13
        -
        -
        未使用
        4
        -
        -
        未使用
        14
        -
        -
        未使用
        5
        -
        -
        未使用
        15
        Vcc
        -
        5V
        6
        -
        -
        未使用
        16
        Vcc
        -
        5V
        7
        -
        -
        未使用
        17
        Vcc
        -
        5V
        8
        -
        -
        未使用
        18
        Vcc
        -
        5V
        9
        -
        -
        未使用
        19
        Vcc
        -
        5V
        10
        -
        -
        未使用
        20
        Vcc
        -
        5V

      • コネクタ名称 : DB_JP1B (20pin ジャンパコネクタオス)

        fig4_4 DB_JP1Bのコネクタ形状(fig4_2.jpg)
        * コネクタの取りつけ位置、および方向はドーターボード外形図を参照。

        Table.4_d_4 DB_JP1Bのインターフェース
        ピン.No
        信号名
        I/O
        備考
        ピン.No
        信号名
        I/O
        備考
        1
        -
        -
        未使用
        11
        -
        -
        未使用
        1
        -
        -
        未使用
        12
        -
        -
        未使用
        3
        -
        -
        未使用
        13
        -
        -
        未使用
        4
        -
        -
        未使用
        14
        -
        -
        未使用
        5
        -
        -
        未使用
        15
        Vcc
        -
        5V
        6
        -
        -
        未使用
        16
        Vcc
        -
        5V
        7
        -
        -
        未使用
        17
        Vcc
        -
        5V
        8
        -
        -
        未使用
        18
        Vcc
        -
        5V
        9
        -
        -
        未使用
        19
        Vcc
        -
        5V
        10
        -
        -
        未使用
        20
        Vcc
        -
        5V

      • コネクタ名称 : FPGA_JP20B (20pin ジャンパコネクタメス)

        fig4_5 FPGA_JP20Bのコネクタ形状(fig4_1.jpg)
        * コネクタの取りつけ位置、および方向はマイコンビルダー取扱説明書を参照。

        Table.4_d_5 FPGA_JP20Bのインターフェース
        ピン.No
        信号名
        I/O
        備考
        ピン.No
        信号名
        I/O
        備考
        1
        RE_X_A
        IN
        RE XのA層
        11
        R/W
        OUT
        LCD リード・ライト
        2
        RE_X_B
        IN
        RE XのB層
        12
        E
        OUT
        LCD イネーブル
        3
        RE_Y_A
        IN
        RE YのA層
        13
        DB0
        INOUT
        LCD データ 0
        4
        RE_Y_B
        IN
        RE YのB層
        14
        DB1
        INOUT
        LCD データ 1
        5
        USS_TIM
        OUT
        USS受信タイミング信号
        15
        DB2
        INOUT
        LCD データ 2
        6
        PO
        IN
        PO信号
        16
        DB3
        INOUT
        LCD データ 3
        7
        TS1
        IN
        TS1受信信号
        17
        DB4
        INOUT
        LCD データ 4
        8
        -
        -
        未使用
        18
        DB5
        INOUT
        LCD データ 5
        9
        -
        -
        未使用
        19
        DB6
        INOUT
        LCD データ 6
        10
        -
        -
        未使用
        20
        DB7
        INOUT
        LCD データ 7

      • コネクタ名称 : DB_JP1C (20pin ジャンパコネクタオス)

        fig4_6 DB_JP1Cのコネクタ形状(fig4_2.jpg)
        * コネクタの取りつけ位置、および方向はドーターボード外形図を参照。

        Table4_d_6 DB_JP1Cのインターフェース
        ピン.No
        信号名
        I/O
        備考
        ピン.No
        信号名
        I/O
        備考
        1
        RE_X_A
        OUT
        RE XのA層
        11
        R/W
        IN
        LCD リード・ライト
        2
        RE_X_B
        OUT
        RE XのB層
        12
        E
        IN
        LCD イネーブル
        3
        RE_Y_A
        OUT
        RE YのA層
        13
        DB0
        INOUT
        LCD データ 0
        4
        RE_Y_B
        OUT
        RE YのB層
        14
        DB1
        INOUT
        LCD データ 1
        5
        USS_TIM
        IN
        USS受信タイミング信号
        15
        DB2
        INOUT
        LCD データ 2
        6
        PO
        OUT
        PO信号
        16
        DB3
        INOUT
        LCD データ 3
        7
        TS1
        OUT
        TS1受信信号
        17
        DB4
        INOUT
        LCD データ 4
        8
        -
        -
        未使用
        18
        DB5
        INOUT
        LCD データ 5
        9
        -
        -
        未使用
        19
        DB6
        INOUT
        LCD データ 6
        10
        -
        -
        未使用
        20
        DB7
        INOUT
        LCD データ 7

      • コネクタ名称 : FPGA_JP60B (26pin ジャンパコネクタメス)

        fig4_7 FPGA_JP60Bのコネクタ形状(fig4_3.jpg)
        * コネクタの取りつけ位置、および方向はマイコンビルダー取扱説明書を参照。

        Table.4_d_7 FPGA_JP60Bのインターフェース
        ピン.No
        信号名
        I/O
        備考
        ピン.No
        信号名
        I/O
        備考
        1
        Vcc
        -
        5V
        14
        DB7
        INOUT
        LCD データ 7
        2
        GND
        -
        GND
        15
        -
        -
        未使用
        3
        Vo
        -
        LCD コントラストアドジャスト
        16
        -
        -
        未使用
        4
        RS
        IN
        LCD レジスタセレクト
        17
        -
        -
        未使用
        5
        R/W
        IN
        LCD リード・ライト
        18
        -
        -
        未使用
        6
        E
        IN
        LCD イネーブル
        19
        -
        -
        未使用
        7
        DB0
        INOUT
        LCD データ 0
        20
        -
        -
        未使用
        8
        DB1
        INOUT
        LCD データ 1
        21
        -
        -
        未使用
        9
        DB2
        INOUT
        LCD データ 2
        22
        -
        -
        未使用
        10
        DB3
        INOUT
        LCD データ 3
        23
        -
        -
        未使用
        11
        DB4
        INOUT
        LCD データ 4
        24
        -
        -
        未使用
        12
        DB5
        INOUT
        LCD データ 5
        25
        -
        -
        未使用
        13
        DB6
        INOUT
        LCD データ 6
        26
        -
        -
        未使用

      • コネクタ名称 : DB_JP2A (14pin ジャンパコネクタオス)

        fig4_8 DB_JP2Aのコネクタ形状(fig4_4.jpg)
        * コネクタの取りつけ位置、および方向はドーターボード外形図を参照。

        Table.4_d_8 DB_JP2Aのインターフェース
        ピン.No
        信号名
        I/O
        備考
        ピン.No
        信号名
        I/O
        備考
        1
        Vcc
        -
        5V
        8
        DB1
        INOUT
        LCD データ 1
        2
        GND
        -
        GND
        9
        DB2
        INOUT
        LCD データ 2
        3
        Vo
        -
        LCD コントラストアドジャスト
        10
        DB3
        INOUT
        LCD データ 3
        4
        RS
        OUT
        LCD レジスタセレクト
        11
        DB4
        INOUT
        LCD データ 4
        5
        R/W
        OUT
        LCD リード・ライト
        12
        DB5
        INOUT
        LCD データ 5
        6
        E
        OUT
        LCD イネーブル
        13
        DB6
        INOUT
        LCD データ 6
        7
        DB0
        INOUT
        LCD データ 0
        14
        DB7
        INOUT
        LCD データ 7

      • コネクタ名称 : FPGA_JP60C (26pin ジャンパコネクタメス)

        fig4_9 FPGA_JP60Cのコネクタ形状(fig4_3.jpg)
        * コネクタの取りつけ位置、および方向はマイコンビルダー取扱説明書を参照。

        Table.4_d_9 FPGA_JP60Cのインターフェース
        ピン.No
        信号名
        I/O
        備考
        ピン.No
        信号名
        I/O
        備考
        1
        GND
        -
        GND
        14
        GND
        -
        GND
        2
        GND
        -
        GND
        15
        GND
        -
        GND
        3
        GND
        -
        GND
        16
        GND
        -
        GND
        4
        GND
        -
        GND
        17
        GND
        -
        GND
        5
        GND
        -
        GND
        18
        GND
        -
        GND
        6
        GND
        -
        GND
        19
        GND
        -
        GND
        7
        GND
        -
        GND
        20
        GND
        -
        GND
        8
        GND
        -
        GND
        21
        GND
        -
        GND
        9
        GND
        -
        GND
        22
        GND
        -
        GND
        10
        GND
        -
        GND
        23
        GND
        -
        GND
        11
        GND
        -
        GND
        24
        GND
        -
        GND
        12
        GND
        -
        GND
        25
        GND
        -
        GND
        13
        GND
        -
        GND
        26
        GND
        -
        GND

      • コネクタ名称 : DB_JP2B (14pin ジャンパコネクタオス)

        fig4_10 DB_JP2Bのコネクタ形状(fig4_4.jpg)
        * コネクタの取りつけ位置、および方向はドーターボード外形図を参照。

        Table.4_d_10 DB_JP2Bのインターフェース
        ピン.No
        信号名
        I/O
        備考
        ピン.No
        信号名
        I/O
        備考
        1
        GND
        -
        GND
        8
        GND
        -
        GND
        2
        GND
        -
        GND
        9
        GND
        -
        GND
        3
        GND
        -
        GND
        10
        GND
        -
        GND
        4
        GND
        -
        GND
        11
        GND
        -
        GND
        5
        GND
        -
        GND
        12
        GND
        -
        GND
        6
        GND
        -
        GND
        13
        GND
        -
        GND
        7
        GND
        -
        GND
        14
        GND
        -
        GND

      • 接続
         ドーターボードはFPGAボードの亀の子基盤となっているので、各ボードのコネクタが下表の対応関係になるようにドーターボードをFPGAボードに挿しこむ。

        Table.4_d_11 FPGAボードコネクタとドーターボードコネクタの対応関係
        FPGAボード
        ドーターボード
        JP20A
        <-> JP1A
        JP30C
        <-> JP1B
        JP20B
        <-> JP1C
        JP60B(1pin to 14pin)
        <-> JP2A
        JP60C(1pin to 14pin)
        <-> JP2B

    5. ドーターボード - タッチセンサ

      • コネクタ名称 : DB_TSN (N =1 to 6) (MOLEX 5045-03A)

        fig4_5 DB_TSN のコネクタ形状(fig4_5.jpg)

        Table.4_e_1 DB_TSN のインターフェース
        ピン.No
        信号名
        I/O
        備考
        1
        GND
        -
        GND
        2
        TSON
        IN
        タッチセンサON信号
        3
        TSOF IN タッチセンサOFF信号

      • コネクタ名称 : Micro Switch N (N =1 to 6)(omronSS-5GL)

        fig4_6 Micro Switch N のコネクタ形状(fig4_6.jpg)

        Table.4_e_2 Micro Switch N のインターフェース
        ピン.No
        信号名
        I/O
        備考
        1
        GND
        -
        GND
        2
        TSON
        OUT
        タッチセンサON信号
        3
        TSOF OUT タッチセンサOFF信号

      • 接続
         3芯のフラットケーブルの両端を1本ずつ裂いてから片側に5051用ターミナルを圧着してMOLEX 5051ハウジングに挿入し、DB_TSN に挿入する。もう片側は絶縁ビニルを剥いてからマイクロスイッチにはんだ付けする。
         接続時のピン対応は下表を参照。

        Table.4_e_3 DB_TSN と Micro Switch N のピン対応
        DB_TS1 Micro Switch 1 DB_TS4 Micro Switch 4
        ピン.No
        信号名
        ピン.No
        信号名
        ピン.No
        信号名
        ピン.No
        信号名
        1
        GND
        <-> 1 GND 1
        GND
        <-> 1 GND
        2
        TSON
        <-> 2
        TSON
        2
        TSON
        <-> 2
        TSON
        3
        TSOF
        <-> 3 TSOF 3
        TSOF
        <-> 3 TSOF
        DB_TS2 Micro Switch 2 DB_TS5 Micro Switch 5
        ピン.No
        信号名
        ピン.No
        信号名
        ピン.No
        信号名
        ピン.No
        信号名
        1
        GND
        <-> 1 GND 1
        GND
        <-> 1 GND
        2
        TSON
        <-> 2
        TSON
        2
        TSON
        <-> 2
        TSON
        3
        TSOF
        <-> 3 TSOF 3
        TSOF
        <-> 3 TSOF
        DB_TS3 Micro Switch 3 DB_TS6 Micro Switch 6
        ピン.No
        信号名
        ピン.No
        信号名
        ピン.No
        信号名
        ピン.No
        信号名
        1
        GND
        <-> 1 GND 1
        GND
        <-> 1 GND
        2
        TSON
        <-> 2
        TSON
        2
        TSON
        <-> 2
        TSON
        3
        TSOF
        <-> 3 TSOF 3
        TSOF
        <-> 3 TSOF

    6. 電源ボード - バッテリ

      • コネクタ名称 : PD_CN1,2 (MOLEX 53259-0220)

        fig 4_7 PD_CN1,2のコネクタ形状(fig4_7.jpg)

        Table.4_f_1 PD_CN1,2のインターフェース
        ピン.No
        信号名
        I/O
        備考
        1
        Vin
        -
        +7.2
        2
        GND
        -
        GND

      • コネクタ名称 : バッテリコネクタ 1,2


        fig4_8 バッテリコネクタ 1,2のコネクタ形状(fig4_8.jpg)

        Table.4_f_2 バッテリコネクタ 1,2のインターフェース
        ピン.No
        信号名
        I/O
        備考
        1
        Vin
        -
        +7.2V
        2
        GND
        -
        GND

      • 接続
        電源ケーブルの片側は、バッテリコネクタのターミナルを圧着してバッテリコネクタハウジングに入れる。
        もう片側はMOLEX 51067用ターミナルを圧着してからMOLEX 51067-0220ハウジングに挿入し、PD_CN1,2に挿入する。
        接続時のピン対応は下表を参照。また、Vinには赤、GNDには黒の電源ケーブルを使用すること。

        Table.4_f_3 PD_CN1,2 とバッテリコネクタ 1,2のピン対応
        PD_CN1 バッテリコネクタ 1
        ピン.No
        信号名
        ピン.No
        信号名
        1
        Vin
        <-> 1
        Vin
        2
        GND
        <-> 2 GND
        PD_CN2 バッテリコネクタ 2
        ピン.No
        信号名
        ピン.No
        信号名
        1
        Vin
        <-> 1
        Vin
        2
        GND
        <-> 2 GND

  6. 各部の詳細
    1. CPUボード
      1. 仕様
        Table.5_1 CPUボードの仕様
        名称
        NEAT-460
        CPU
        AMD80486DX5
        CLOCK
        133MHz
        外形寸法
        142mm x 183mm
        販売元
        日本データシステム株式会社

        ※詳細仕様は取扱説明書参照。

    2. FPGAボード
      1. 機能概要

        fig 5_1 fpga内 回路ブロック図 FPGAボードに関する詳細はマイコンビルダー取扱説明書参照。

        ATLMIRSではFPGAボードを使って以下の機能を実現する。

        • タッチセンサ信号の処理
        • 赤外線センサ信号の処理
        • 白線センサ信号の処理
        • パワーオン信号の処理
        • 超音波センサ信号の処理
        • ロータリーエンコーダ信号の処理
        • 液晶表示ディスプレイ制御信号の処理
        • モータパワー制御信号の処理
        • ハードウェア割り込み処理
        • 上記の各入出力機能の制御

      2. 構成
        • 1. アドレスデコーダ : 16bitのアドレスデータからモジュールセレクタ信号を作り出し、AEN信号に合わせて各モジュールに出力する。また、各モジュールが16bitのデータ入出力を行えるように IOCS16 信号を制御する。
        • 2. 液晶ディスプレイ制御モジュール : CPUから送られてくる8bitの液晶ディスプレイボード制御信号の出力制御を行う。
        • 3. モータパワー制御モジュール : CPUから送られてくる速度データをPWM変換し、同じくCPUから送られてくる方向データと共に出力する。
        • 4. ロータリーエンコーダ制御モジュール : ドーターボードを通して送られてくるロータリーエンコーダのデータを用いて、方向データ、カウント値を出力する。
        • 5. 超音波センサ信号処理モジュール : CPUから超音波センサ選択信号を受けると、2bitの超音波センサ選択信号、超音波の送信信号となる幅0.4[ms]、周波数約40[kHz]のパルスと、回りこみ除去回路へのタイミングパルスである受信タイミング信号を出力する。又、超音波センサから受信信号を受けとると、割り込み信号を、割り込み信号のリセットを行うまでCPUへ出力し続ける。
        • 6. タッチセンサ、パワーオン信号処理モジュール : 1bitのタッチセンサ信号、1bitのパワーオン信号を16bitのTP信号としてCPUに出力する。上記の2種類の信号に変化が生じた時に、CPUから割り込みリセット信号が来るまでCPUに割り込み信号を出力する。
        • 7. 赤外線センサ信号処理モジュール : 赤外線センサにポストからの信号入力が入った時割り込み信号を出力し、要求があれば符号化された信号を12bitのパラレルデータとしてCPUに出力する。
        • 8. 白線センサ信号処理モジュール : 白線センサの信号入力処理。タッチセンサと同様、1bitのデータ(白線の有無)を出力する。タッチセンサ、パワーオン信号処理モジュールと統合される可能性有り。詳細は未定。
        • 9. ダミーモジュール : ISAバスの信号の内、ATLMIRS用の各モジュールで使用しない信号をハイインピーダンスに接続する。
      3. モジュール間インターフェース
        1. ISA バス
          ISA バスのインターフェースについては ISA バスの仕様書、およびマイコンビルダーの仕様書を参照のこと。

        2. アドレスデコーダ
          Table.5_2 アドレスデコーダのインターフェース
          信号名
          I/O
          機能
          SA 0 to 15
          IN
          16bit アドレスバス
          AEN
          IN
          アドレス開放
          IOCS16
          OUT
          16bit I/Oサイクルに 1 ウェイトで応答
          ADD_LCD
          OUT
          LCD_Mセレクタ信号
          ADD_MPC
          OUT
          MPC_Mセレクタ信号
          ADD_RE
          OUT
          RE_Mセレクタ信号
          ADD_USS
          OUT
          USS_Mセレクタ信号
          ADD_TIP
          OUT
          TIP_Mセレクタ信号

        3. 液晶ディスプレイ制御モジュール
          Table.5_3 液晶ディスプレイ制御モジュールのインターフェース
          信号名
          I/O
          機能
          SD 0 to 15
          IN
          16bit データバス
          IOR
          IN
          I/Oリード・ストローブ
          IOW
          IN
          I/Oライト・ストローブ
          RESET
          IN
          システム・リセット
          CLK
          IN
          システム・クロック 8MHz デューティ50%
          RS
          OUT
          レジスタ・セレクト
          R/W
          OUT
          リード・ライト
          E
          OUT
          イネーブル信号
          DB 0 to 7
          INOUT
          入出力データ

        4. モータパワー制御モジュール
          Table.5_4 モータパワー制御モジュールのインターフェース
          信号名
          I/O
          機能
          SD 0 to 15
          IN
          16bit データバス
          IOR
          IN
          I/Oリード・ストローブ
          IOW
          IN
          I/Oライト・ストローブ
          RESET
          IN
          システム・リセット
          CLK
          IN
          システム・クロック 8MHz デューティ50%
          R_DIR
          OUT
          右方向信号。オープンコレクタ出力
          R_PWM
          OUT
          右PWM信号。オープンコレクタ出力
          L_DIR
          OUT
          左方向信号。オープンコレクタ出力
          L_PWM
          OUT
          左PWM信号。オープンコレクタ出力

        5. ロータリーエンコーダ制御モジュール
          Table.5_5 ロータリーエンコーダ制御モジュールのインターフェース
          信号名
          I/O
          機能
          SD 0 to 15
          IN
          16bit データバス
          IOR
          IN
          I/Oリード・ストローブ
          IOW
          IN
          I/Oライト・ストローブ
          RESET
          IN
          システム・リセット
          CLK
          IN
          システム・クロック 8MHz デューティ50%
          CH_AX
          IN
          チャネルA層の信号
          CH_AY
          IN
          チャネルA層の信号
          CH_BX
          IN
          チャネルB層の信号
          CH_BY
          IN
          チャネルB層の信号

        6. 超音波センサ信号処理モジュール
          Table.5_6 超音波センサ信号処理モジュールのインターフェース
          信号名
          I/O
          機能
          SD 0 to 15
          IN
          16bit データバス
          IOR
          IN
          I/Oリード・ストローブ
          IOW
          IN
          I/Oライト・ストローブ
          RESET
          IN
          システム・リセット
          CLK
          IN
          システム・クロック 8MHz デューティ50%
          IRQ3
          OUT
          割り込み要求。オープンコレクタ出力
          UT
          OUT
          超音波センサ送信信号
          UR
          IN
          超音波センサ受信信号
          UTIM
          OUT
          受信タイミング信号

        7. タッチセンサ、パワーオン信号処理モジュール
          Table.5_7 タッチセンサ、パワーオン信号処理モジュールのインターフェース
          信号名
          I/O
          機能
          SD 0 to 15
          IN
          16bit データバス
          IOR
          IN
          I/Oリード・ストローブ
          IOW
          IN
          I/Oライト・ストローブ
          RESET
          IN
          システム・リセット
          CLK
          IN
          システム・クロック 8MHz デューティ50%
          IRQ6
          OUT
          割り込み要求。オープンコレクタ出力
          PO
          IN
          パワーオン信号
          TS 0
          IN
          タッチセンサ信号

        8. 白線センサ信号処理モジュール
          table 5_8 白線センサ信号処理モジュールのインターフェース
          IOR
          IN
          I/Oリード・ストローブ
          IOW
          IN
          I/Oライト・ストローブ
          RESET
          IN
          システム・リセット
          CLK
          IN
          システム・クロック 8MHz デューティ50%
          IRQX(未定)
          OUT
          割り込み要求。オープンコレクタ出力
          WLS
          IN
          白線センサ信号
        9. 赤外線センサ信号処理モジュール
          table 5_9 赤外線センサ信号処理モジュールのインターフェース
          SD 0 to 15
          OUT
          16bit データバス
          IOR
          IN
          I/Oリード・ストローブ
          IOW
          IN
          I/Oライト・ストローブ
          RESET
          IN
          システム・リセット
          CLK
          IN
          システム・クロック 8MHz デューティ50%
          IRQ7
          OUT
          割り込み要求。オープンコレクタ出力
          IRS 0 to 1
          IN
          赤外線センサ信号
      4. 入出力コネクタ
        入出力コネクタのインターフェースはFPGAボード - ドーターボード間物理インターフェースを参照。

    3. ソフトウェアビジビリティ
      1. 液晶ディスプレイ制御モジュール
        Table.5_11 液晶ディスプレイ制御モジュールのソフトウェアビジビリティ
        アドレス
        D15
        D14
        D13
        D12
        D11
        D10
        D9
        D8
        D7
        D6
        D5
        D4
        D3
        D2
        D1
        D0
        R/W
        機能説明
        0100H
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        0
        0
        0
        0
        0
        0
        0
        1
        W
        表示画面をクリア後、アドレスカウンタにDD RAMの0番地をセットする。
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        0
        0
        0
        0
        0
        0
        1
        *
        W
        アドレスカウンタにDD RAMの0番地をセットする。
        シフトしていた表示も元に戻るが、この時DD RAMの内容は変化しない。
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        0
        0
        0
        0
        0
        1
        I/D
        S
        W
        データ書き込みおよびデータ読み出し時にカーソルの進む方向、
        表示をシフトするかどうかの設定を行う。
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        0
        0
        0
        0
        1
        D
        C
        B
        W
        全表示のON/OFF(D)、カーソルのON/OFF(C)、
        カーソル位置の文字のブリンク(B)をセットする。
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        0
        0
        0
        1
        S/C
        R/L
        *
        *
        W
        DD RAMの内容を変えずカーソルの移動、表示のシフト動作を行う。
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        0
        0
        1
        DL
        N
        F
        *
        *
        W
        インターフェース長(DL)、表示桁数(N)、文字フォント(F)を設定する。
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        0
        1
        Acc
        W
        CG RAMのアドレスをセットする。この後送受するのはDD RAMのデータ。
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        1
        Add
        W
        DD RAMのアドレスをセットする。この後送受するのはDD RAMのデータ。
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        BF
        AC
        R
        内部動作中を示すビジーフラグ(BF)およびアドレスカウンタの内容を読み出す。
        0102H
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        Write Data
        W
        DD RAMまたはCG RAMにデータを書き込む。
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        Read Data
        R
        DD RAMまたはCG RAMにデータを読み出す。

        * I/D ・・・ '1' : インクリメント '0' : デクリメント * S ・・・ '1' : 表示のシフトを行う '0' : 表示のシフトを行わない
        * S/C ・・・ '1' : 表示のシフト '0' : カーソルの移動 * R/L ・・・ '1' : 右シフト
        * DL ・・・ '1' : 8bit '0' : 4bit * N ・・・ '1' : 2行目 '0' : 1行目
        * F ・・・ '1' : 5 x 10ドット '0' : 5 x 7ドット * BF ・・・ '1' : 内部動作中 '0' : インストラクション受付可
        * DD RAM ・・・ 表示データRAM * CG RAM ・・・ キャラクタジェネレータRAM
        * Acc ・・・ CG RAMのアドレス * Add ・・・ DD RAMのアドレス、カーソル番地に対応する
        * AC ・・・ DD RAM、CG RAMの両方に用いるアドレスカウンタ
        * Writeデータ , Readデータ ・・・ 以下の文字コード表を参照

        fig 5_2 文字コード表

      2. モータパワー制御モジュール
        Table.5_10 モータパワー制御モジュールのソフトウェアビジビリティ
        アドレス
        D15
        D14
        D13
        D12
        D11
        D10
        D9
        D8
        D7
        D6
        D5
        D4
        D3
        D2
        D1
        D0
        R/W
        機能説明
        0110H
        * * * * * * * * L26 L25 L24 L23 L22 L21 L20 LD W
        方向データ、速度データから方向信号、PWM信号を生成する。
        * * * * * * * * L26 L25 L24 L23 L22 L21 L20 LD R バッファの内容を送る。(ラッチされているか確認するため)
        0112H
        * * * * * * * * R26 R25 R24 R23 R22 R21 R20 RD W 方向データ、速度データから方向信号、PWM信号を生成する。
        * * * * * * * * R26 R25 R24 R23 R22 R21 R20 RD R
        バッファの内容を送る。(ラッチされているか確認するため)

        * L2X ・・・ 左速度データ * R2X ・・・ 右速度データ
        * LD ・・・ '1' : 左タイヤ正転 '0' : 左タイヤ逆転 * RD ・・・ '1' : 右タイヤ正転 '0' : 右タイヤ逆転

      3. ロータリーエンコーダ制御モジュール
        Table.5_12 ロータリーエンコーダ制御モジュールのソフトウェアビジビリティ
        アドレス
        D15
        D14
        D13
        D12
        D11
        D10
        D9
        D8
        D7
        D6
        D5
        D4
        D3
        D2
        D1
        D0
        R/W
        機能説明
        0120H
        D115
        D114
        D113
        D112
        D111
        D110
        D19
        D18
        D17
        D16
        D15
        D14
        D13
        D12
        D11
        D10
        R
        ロータリーエンコーダのYカウント値を読みこむ
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        1
        W
        ロータリーエンコーダのYカウントデータのリセット
        0122H
        D215
        D214
        D213
        D212
        D211
        D210
        D29
        D28
        D27
        D26
        D25
        D24
        D23
        D22
        D21
        D20
        R
        ロータリーエンコーダのXカウント値を読みこむ
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        1
        W
        ロータリーエンコーダのXカウントデータのリセット

        * D1X,D2X ・・・ : ロータリーエンコーダカウント値

      4. 超音波センサ信号処理モジュール
      5. Table.5_13 超音波センサ信号処理モジュールのソフトウェアビジビリティ
      6. アドレス
        D15
        D14
        D13
        D12
        D11
        D10
        D9
        D8
        D7
        D6
        D5
        D4
        D3
        D2
        D1
        D0
        R/W
        機能説明
        0130H
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        21
        20
        W
        D1,D0で選択したセンサに40μsecの間送信信号を送信する。
        0132H
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        M
        R
        W
        超音波センサモジュールの割り込み信号(IRQ3)のマスク、アンマスク、リセットを行う。
        * M ・・・ '1' : 割り込み信号のマスク   '0' : 割り込み信号のアンマスク   * R ・・・ '1' : 割り込み信号のリセット

      7. 赤外線センサ信号処理モジュール
      8. Table.5_14 赤外線センサ信号処理モジュールのソフトウェアビジビリティ
      9. アドレス
        D15
        D14
        D13
        D12
        D11
        D10
        D9
        D8
        D7
        D6
        D5
        D4
        D3
        D2
        D1
        D0
        R/W
        機能説明
        140H
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        IRS1
        IRS0
        W
        選択するIRSの番号をFPGAに書き込む。(選択は片方ずつで、未選択の信号は0とする)
        0142H
        '1'
        '1'
        (リセット時は'0')
        IRS_SEL1
        IRS_SEL0
        IRS_DATA11
        IRS_DATA10
        IRS_DATA9
        IRS_DATA8
        IRS_DATA7
        IRS_DATA6
        IRS_DATA5
        IRS_DATA4
        IRS_DATA3
        IRS_DATA2
        IRS_DATA1
        IRS_DATA0
        R
        140Hで選択したセンサから読み込んだデータをバスに送る。
        (原因不明のエラー時はすべて1が返る)
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        *
        R
        W
        TIP_Mのリセットを行う。


        *IRS_DATA[0..11] ・・・ IRS受信信号   *IRS_SEL[0..1] ・・・ 選択されたIRSの番号  
        * R ・・・ '1' : リセット  

      10. 白線センサ、タッチセンサ、パワーオン信号処理モジュール
      11. Table.5_15 白線センサ、タッチセンサ、パワーオン信号処理モジュールのソフトウェアビジビリティ
      12. アドレス
        D15
        D14
        D13
        D12
        D11
        D10
        D9
        D8
        D7
        D6
        D5
        D4
        D3
        D2
        D1
        D0
        R/W
        機能説明
        150H
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        WLS3
        WLS2
        WLS1
        WLS0
        R
        白線センサの信号を読み取る。
        160H
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        TS3
        TS2
        TS1
        TS0
        R
        タッチセンサの信号を読み取る。
        170H
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        '0'
        PO
        R
        パワーオン信号を読み取る。


        *WLS[0..3] ・・・ 白線センサ受信信号(ON:'1' OFF:'0')
        *TS[0..3] ・・・ タッチセンサ受信信号(ON:'1' OFF:'0')
        *PO ・・・ パワーオン信号(ON:'1' OFF:'0')

    ドーターボード

    1. 機能概要
      ドーターボードはFPGAボードの補助ボードであり、以下の機能を有する。

      • ドーターボードを通してFPGAボードにつながる各基板に電源(5V GND)を供給する。
      • 液晶ディスプレイボードのコントラストアドジャストを行う。
      • タッチセンサ(マイクロスイッチ)から入力されるスイッチ入力のチャタリング除去を行う。
      • 超音波センサ選択信号によって選択された超音波センサをFPGAボードの超音波センサ信号処理モジュールに接続する。
      • NEC製 IC μPD4701 を用いてロータリーエンコーダから送られるエンコード信号のカウントを行う。
      • FPGAボードから送られてくるMPC信号を用いて、MPCボードのフォトカプラを動作させる。
      • PDボードから送られてくる駆動系電源ON信号からパワーオン信号を作ってFPGAボードに出力する。

    2. 外形

      fig.6_1 ドーターボードの外形図 (コネクタに付いている丸印はコネクタの1pinを示す)(fig6_1.jpg)

    3. 構成

      fig.6_2 ドーターボードのブロック図(fig6_2.jpg


      fig6_3 ドーターボードの電源系統図(fig6_3.jpg

    タッチセンサ機能概要 タッチセンサはマイクロスイッチとスイッチ押下機能で構成される。

    赤外線センサボード機能概要 赤外線センサボードの詳細は赤外線センサボード製造仕様書(MIRSDBMD-SBRD-0500)を参照。

    超音波センサボード機能概要 超音波センサボードは、ボード1つにつき超音波センサが一対搭載され、VHDLの超音波センサ選択回路により選択されると超音波の送受信が行われる。
    この回路は、ゲートを組み合わせた送信回路と、オペアンプをつかった増幅回路を持つ受信回路、コンパレータを使った比較回路の3つの回路からなり、ある対象物までの距離測定を行うためのボードである。
    詳細は超音波センサボード取扱説明書

  7. 消費電力
  8. CPUボード 3.5A
    FD 65mA
    ロータリエンコーダ 6.5mA
    合計消費電流 3571.5mA
    モータ消費電力
    最大連続電流 53.9mA
    起動電流 13400mA
    無負荷電流 53.9mA

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