第1部

第1

付属基板でできること

章

PSoC ファミリ内最高の PSoC 5LP デバイスがあなたの手許にフルスペック版 PSoC 5LP
評価ボード誕生 !

圓山 宗智 まるやま・むねとも

本書にはサイプレス社 PSoC
（Programmable Systemon Chip）の最上位シリーズ PSoC 5LP のなかのフルスペック版デバイス CY8C5868AXI-LP035 を搭載した基板が付属されています．
PSoC 5LP を一言で表すと，「アナログ信号もディジタル信号も自由自在に扱える 32 ビット Cortex-M3マイコン」です．とても強力で多機能なデバイスですが，直感的で使いやすい開発環境 PSoC Creator が提供されており，誰でも簡単に扱うことができます．
本書では，このデバイスと付属基板について詳しく解説します．本書を読むことで，この基板をさまざまなアプリケーションに活用できることがご理解いただけると思います．
この基板をさらに活用するための 2 種類の拡張基板

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PSoC Creator からフラッシュ・メモリへの書き込
みやプログラムのデバッグを行うための USB コネク
タです．この USB コネクタ経由で PSoC 5LP のシリ
アル・ワイヤ・デバッグ・ポート（SWD）を操作する

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ために，デバッグ機能専用マイコン EZ-USB FX2LPCY7C68013A-56LTXC を搭載しています．
右側の USB コネクタには PSoC 5LP 自体の USB 端子を引き出しており，PSoC 5LP とパソコンの間で6USB 通信させることができます．

● 拡張基板も充実
ざまな応用ができますが，手軽に機能拡張したい方のために 2 種類の拡張基板（別売り）を用意しています．

PSoC 5LP 搭載の付属基板PMB

アナログ実験に最適な拡張基板PSB

本 書 の 付 属 基 板 PMB（PSoC MCU Board）に は，PSoC シリーズのなかの最上位品 PSoC 5LP を搭載し2ています．
写真 1 で目立つのが，2 個搭載されている USB コネクタ（mini B）です．左側はパソコン上の開発環境も用意しています（別売り）．これらは，本誌とほぼ同時に発行する書籍で詳しく解説します．さらに幅広い活用方法をイメージしていただけると思います．

● フルスペック版の PSoC 5LP を搭載

1付属基板 PMB に自作の基板をつなげることでさま● アナログ実験のためのお手軽ブレッド・ボードを搭載
拡張基板 PSB（PSoC System Board）の外形を写真

789ています．ARM 社の 32 ビット CPU Cortex-M3 をコアにした製品で，しかも PSoC 5LP シリーズのなかでもフルスペック版 CY8C5868AXI-LP035（TQFP-100ピン版）です．
PSoC 5LP は 32 ビット版の従来製品 PSoC 5 の後継

2 に， 動 作 例 を 写 真 3 に 示 し ま す． 約 140mm× 約102mm の基板で，PMB を搭載するスロットと実験用のブレッド・ボードがあります．ブレッド・ボードの上で手軽にアナログ実験ができるように，周囲に置いたピン・ソケットに PSoC 5LP の信号と各種電源を引10品であり，アナログ特性や内蔵機能など多くの点で改善されています．

き出しています．
電源は，ディジタル用の＋3.3V/＋5.0V に加えて，アナログ用に＋3.3V/＋5.0V/−5.0V を用意しています．アナログ用電源として ±5.0V を用意しています11● USB 経由でフラッシュ・メモリの書き込みとデバッグが自由自在
付 属 基 板 PMB の 外 形 を 写 真 1 に 示 し ま す． 約45mm× 約 55mm の小型の基板で，PSoC 5LP の全機能端子（水晶発振関係を除く）がコネクタに引き出されので，両電源 OP アンプなどを使った実験もできます．

● アナログ入出力回路を搭載

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PSB にはアナログ入出力回路を搭載しています．

アナログ実験に最適な拡張基板 PSB 5

USBコネクタ（FLASH書込/デバッグ用）32KHz水晶

EZ-USB FX2LP

24MHz水晶

リセットSW

USBコネクタ（PSoC 5LP通信用）

LED

PSoC 5LP CY8C5868AXI-LP035

写真 1

付属基板 PMB の外観

EZ-USB FX2LP
プログラム制御用ジャンパ拡張コネクタ

拡張コネクタ0.5V（min）
動作用
ブースト・コンバータ回路（部品はオプション）

この基板単体で，PSoC 5LP のフラッシュ・メモリへの書き込みからデバッグまでをサポートする

アナログ入力回路は 2 チャネルあり，ステレオ・ミニジャックからアナログ信号を入力できます．それぞれ正負電圧の入力が可能で，DC 結合 /AC 結合の切り替えや，10：1 プローブ機能有無の切り替え，プログラマブル・ゲイン・アンプ（PGA）を搭載しています．
この入力回路の電圧を PSoC 5LP の A-D 変換器に入力するためのレベル・シフト回路（±5.0V を 0V 〜＋3.3V に変換）も搭載しています．このアナログ入力回路からの信号はブレッド・ボード周囲のピン・ソケット経由で PSoC 5LP 端子に自由に結線可能です．
アナログ出力回路も 2 チャネルあり，ブレッド・ボード周囲のピン・ソケット経由でアナログ信号を入力でき，そのままステレオ・ミニジャックからアナログ信号を出力できます．パワー・アンプを経由させることもでき，ヘッドホンやスピーカを鳴らすこともできます．

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サイプレス社の拡張ボードとしては，タッチ・センス（CapSense）実験用，CAN/LIN 実験用，高精度温度計測実験用などがあります．PSB の拡張コネクタは，サイプレス社の PSoC 5LP 評価ボード CY8CKIT-050に搭載された拡張コネクタの信号配置と同一にしてあります．

● MARY 基板を搭載できる
PSB には MARY 基板を搭載するスロットがあります．搭載可能な MARY 基板は MARY-OB（OLED），
MARY-LB（LED ARRAY），MARY-XB（XBee），MARY-GB（GPS）
です．

TFT カラー LCD を接続できる
FPGA 搭載の拡張基板 PTB● サイプレス社の拡張ボードを接続できる● グラフィック表示用の TFT カラー LCD パネ
ルを搭載

サイプレス社は PSoC 5LP 用の拡張ボードを何種類か発売しており，これらを接続可能な拡張コネクタをPSB は備えています．

TFT（Thin Film Transistor）
カラー LCD パネルを接続できる拡張基板 PTB（PSoC TFT Board）も用意します．外形を写真 4 に，動作例を写真 5 に示します．

第1章

フルスペック版 PSoC 5LP 評価ボード誕生！

パワー・オン・スイッチ
アナログ入力アナログ出力DCジャック

実験用ブレッド・ボード

ブレッド・ボード用
PSoC信号/電源

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PMB基板
スロット

3
拡張コネクタ

拡張コネクタ4
LED
MARY基板
スロット

スイッチ

56

Cypress社製拡張基板コネクタ（a）表面

アナログ入出力回路

電源回路

7891011（b）裏面

写真 212拡張基板 PSB の外観（別売り）

実験用ブレッド・ボードの周囲には PSoC 5LP の信号と各種実験用電源をピン・ソケットに引き出してある．MARY 基板を搭載するス
ロットもある

TFT カラー LCD を接続できる FPGA 搭載の拡張基板 PTB

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PSoC 5LP
PMB基板

MARY OB基板（OLED 表示）

写真 3

アクリル板組み付け

拡張基板 PSB の動作例

MARY-OB 基板を搭載して，その基板上の 3 軸加速度センサの情報を OLED 上に表示させている．ブレッド・
ボードに部品を載せたときの保護用に専用アクリル板を組み付けることができる

PSoC 5LP は，それ単体でも FPGA ライクに機能構築できるデバイスであり，TFT カラー LCD を直接制 御 す る 機 能 も 実 現 で き ま す（PSoC Creator 内 のGraphic LCD Controller Macro）．ただし，PSoC 5LPの外部端子を多く占有してしまうことと，描画性能がCPU に依存してしまう問題があるため，今回は LCDパネルの制御を FPGA に処理させることにしました．
FPGA 側にフレーム・バッファとしての SRAM を接続し，FPGA が LCD パネルの表示制御と描画制御を行います．PSoC 5LP と FPGA の間は少ない本数の信号線で通信させるようにし，PSoC 5LP 側には専用の特殊な通信モジュールを Verilog HDL で設計して構築します．FPGA 側にコマンドを送ると，FPGA 側で独自に高速に描画処理を行うようにして，PSoC 5LP側の CPU リソースの消費を抑えることができます．
LCD パネルとしては抵抗膜型タッチ・パネルを搭載したものを選択しました．このタッチ・パネルはPSoC 5LP から制御してタッチ位置が検出できます．

張コネクタから外部に信号を引き出すことができます．

● micro SD カードをアクセスできる
PTB は，PSoC 5LP が micro SD カードをアクセスするためのソケットを搭載しています．自由にファイルの読み書きができますが，この micro SD カードには FPGA のコンフィグレーション・データを格納しておくこともできます．PSoC 5LP が micro SD カー
ドから読み込んだコンフィグレーション・データに基づいて，FPGA の JTAG 端子を制御してコンフィグレーションできます．FPGA のコンフィギュレーション用専用ケーブルは不要です．
あらかじめ FPGA のコンフィグレーション・デー
タを micro SD カードから PTB 上の SPI ROM に転送しておけば，FPGA がパワー・オン時に自動的にSPI ROM からコンフィグレーション・データを読み込んでくれるので，電源投入時に自動的かつ短時間にコンフィグレーションを完了させることもできます．

● Xilinx 社の最新型 FPGA Spartan-6 を搭載

8PTB に搭載する FPGA は Xilinx 社の最新型 FPGA
Spartan-6 XC6SLX4-2TQG144C です．シリーズ中●加速度 / 地磁気センサで応用範囲を拡大

では最も小規模な FPGA ですが，上記のグラフィック機能を実現するには十分すぎるゲート数をもっています．
PTB では必ずしも LCD パネルを接続する必要はな
く，独自の論理を FPGA 内に実現して FPGA 専用拡した．PSoC 5LP が PTB 基板の傾きや方位を知ることができます．さまざまな応用に活用できるでしょう．

第1章

フルスペック版 PSoC 5LP 評価ボード誕生！

PTB には 3 軸加速度＋ 3 軸地磁気センサを搭載しま● PTB でさまざまな GUI を実現
LCD パネル上にウィンドウ・ベースの GUI を表示

パワー・オン・スイッチ

DCジャックFPGA用JTAGコネクタ

FPGA
拡張コネクタ3軸加速度
3軸地磁気センサ

FPGAXilinx Spartan-6

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PMB基板
スロット

SRAM

拡張コネクタLCDバックライト
制御選択ジャンパ

拡張コネクタ

LCDパネルFPCコネクタ

電源回路
FPGAコンフィグ
用SPI ROM

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バックライト
LED電源

micro SDカード
ソケット

LEDスイッチ

Cypress社製拡張基板コネクタ

56（a）表面7891011（b）裏面

写真 4

拡張基板 PTB の外観（別売り）

FPGA は Xilinx Spartan-6 XC6SLX4-2TQG144C を搭載．FPGA には PMB 上の PSoC 5LP の信号，SRAM（256K ワード ×16 ビット），TFT LCD パネルの制御信号が結線されている．FPGA の信号は拡張コネクタにも出力されており，自由に活用できる．TFT LCD パネル
は抵抗膜型タッチ・パネル付きの QVGA（320×240 ピクセル）品を接続できる．抵抗膜型タッチ・パネルは PSoC 5LP から制御する．
そのほか，micro SD カード用ソケット，6 軸センサ（3 軸加速度＋ 3 時期地磁気）も搭載した

TFT カラー LCD を接続できる FPGA 搭載の拡張基板 PTB

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タッチ・パネル付きTFTカラーLCDパネル（QVGA320×240）
PSoC 5LP
PMB基板

アクリル板組み付け

写真 5

拡張基板 PTB の応用例

PTB に LCD パネルを組み付けた．専用アクリル板を使っている．タッチ・パネルから LCD 画面上のボタンやチェック・ボックスなどを操作できる．グラフィック・ライブラリとして無償の emWin（SEGGER）を使っており，綺麗なウィンドウ・ベースの GUI を簡単に構築できるして，タッチ・パネルから操作できます．

PTB と PSB を合体して，さらに大きなシステムを構築可能
2 種類の拡張基板 PTB と PSB は互いに連接コネクタで合体することができます．例えば，PSB 側は主としてアナログ信号を処理し，PTB 側は主としてユーザ・インターフェースを処理するなど，システム処理の分担が可能です．
オシロスコープを実現した例を写真 6 に示します．
タッチ操作によって，電圧レンジ，時間レンジ，入力カップリング選択（DC/AC），トリガ・モード，トリガ・レベル，トリガ・タイミングなどを設定できます．

付属基板 PMB を使った学習で意識していただきたいこと
付属基板 PMB を使って PSoC 5LP デバイスを学習

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第1章

フルスペック版 PSoC 5LP 評価ボード誕生！してみようと思われる方は多いと思います．しかし，ここで意識していただきたいことがあります．
本書の内容をそのままトレースして動かして安心するだけでは，単なる操作を追うだけなので身になりません．簡単なものでいいから，自分にとって少しだけハードルが高めのテーマを決めて，じっくりそれを実現することに集中してほしいと思います．その過程での問題点との格闘や解決が，非常にためになるのです．
本書は，拡張基板の情報などを含めて，皆さんのテーマを実現するためのヒントとして活用していただ
ければそれで十分です．
そのヒントは本文の中にも，図表の中にもありますが，実際に動作しているプロジェクトの設定内容やソース・コードが最も良いヒントになると思います．
そのため，コードは極力すっきりした読み解きやすい記述を心がけました．ぜひ，オリジナリティあふれる「何か」を作ってみてください．

PTB基板

PSB基板

12345

タッチ操作式
オシロスコープ

写真 667拡張基板 PTB と PSB を連結した応用例

オシロスコープを実現した．アナログ信号は PSB で取り込み，ユーザ・インターフェースを PTB で実現している．オシロスコープの操作は LCD パネル上のタッチ操作ですべて行うことができる．メニューやボタンなど直感的な GUI による操作ができる89
このPDFは，CQ出版社発売の「基板付き体験編 ARM PSoCで作るMyスペシャル・マイコン」の 10部 本です．
内容・購
内容
購
法法などにつきましては以下のホームページをご覧下さい．
http://shop.cqpub.co.jp/hanbai/books/MTR/MTRZ201312.htm
http://www.cqpub.co.jp/order.htm

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付属基板 PMB を使った学習で意識していただきたいこと

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