日別アーカイブ: 2020年6月7日

RX, ソフトウェアー・エンジニアリング, 電子工作な日々

CP2102Nを使ったUSBシリアル基板

コメントする

PCBGOGO で作成した基板

以前に、別件で、PCBGOGO で基板を作る際、同時に注文したもので、部品も揃っていたのだが、ハンダペーストが無かったのもあって、ほったらかしにしていた・・・
※１０枚作って、＄５だった、安！、送料は＄１７とかだった・・

それをようやく組み立てた。

ハンダ付けに苦労はしたが、何とか組み立て、接触不良無く、一発で動作した。
※パッドの形状などから、QFN20 のハンダ付けが一番不安だった・・・

KiCAD プロジェクト一式

Silicon Labs CP2102N について

中華の格安モジュール基板で「CP2102」は大量に出回っているのだけど、「CP2102N」は少ない。
仕様的には同じ部分も多いが、マイナーチェンジ版の「N」は、もう一息だった部分が改良されていて、申し分のないものになっている。

  • 一台の PC に複数のデバイスを繋いだ場合の挙動が改善されている。
  • FTDI のメジャーチップより高性能で、同じボーレートでも、送信も受信も速い。
  • カスタムするツールの導入が簡単で、専用の ID や文字列を埋め込める。
  • 安い！(QFN24 で @160 くらい)

QFN パッケージの憂鬱

CP2102N は、パッケージとして、QFN20、QFN24、QFN28 などがあるのだが、KiCADでトラックを引く前に、部品を発注してしまった・・

QFN パッケージでも、手ハンダで取り付け出来るのだが、QFN20 は、角のピンが隠れているし、裏面にGNDパターンがあり、手ハンダでは難しい事が判って、大いに後悔した・・・

QFN24 にしとけば良かった・・・

ハンダペーストを楊枝で、適当に塗って、コテライザーを使って、溶かして付ける。

念の為、フラックスを塗って、サイド側からハンダコテを当ててパッドにハンダを盛る。

これで、何とかなったようだ・・・

接触不良も無く、動いているようだー。

タカチのケースに入れる事を考えた形状

初めから、タカチのケースに入れる事を考えて作ったのだが、急いでいた事もあって、イマイチだった・・・

基板をリューターで削って、何とかなった。
※一応、隅に配線が通らないようにはしている。

3.3V のレギュレータ

ＲＸマイコンでは、３．３Ｖで動かす事が多いので、３．３Ｖの三端子を載せてあり、電源電圧として、５Ｖ、３．３Ｖを切り替え出来る。

チップ部品は結構大変

あまり考えずに、１６０８サイズのチップ部品にしたが、手ハンダはキツイ！
何か、治具を作らないと綺麗に配置するのは難しいかもしれない、視力が衰えている事もあるが、ルーペで拡大しないとならないし、ハンダ付けする時部品を押さえておかないとならない。

rx_prog の不具合？

ＦＴＤＩ より　高速に送信、受信が出来るものの、大きなファイルを書き込むと、エラーで止まる現象が起こる。
※ＦＴＤＩでも発生していたのだが・・

原因は調査中だが、ＣＰ２１０２Ｎの問題では無さそうで、ＭＳＹＳ２のＰＯＳＩＸ系シリアルドライバーのハンドリングにありそうだ、こちらは、簡単に原因を見つけられなかったので、解析中。

2020-06-08 01:10:15 Monday
問題は解決したものと思う：

  • erase-page、write-page のループで、間隔を空けないで、次のコマンドを送ると、RXマイコン側がストールするようだ。
  • erase-page の場合、ページ（２５６バイト）毎に２ミリ秒の待ちを入れた。
  • write-page の場合、ページ（２５６バイト）毎に５ミリ秒の待ちを入れた。
  • 上記待ちを入れた状態で、ストールせず、正常に書き込めた。
  • 待ちを入れない場合、RXマイコン側でバッファオーバーランなどが発生するのかも・・
  • この修正は、コミットした。（rx_prog）

2020-06-09 04:34:32 Tuesday

  • rx_prog を拡張して、erase-page-wait、write-page-wait パラメーターを追加。
  • rx_prog.conf にも変数を追加。
  • 設定は、マイクロ秒単位、標準で、それぞれ、２０００、５０００を設定してある。

ＦＴＤＩとシリコンラボで、ボーレートが同じでも全体のパフォーマンスが異なるのは・・
以下のような理由によるものと思う：

  • 基本的にドライバーの違いのようだ。
  • ＦＴＤＩでは、小さいパケットを送ると、「都度送る」
  • シリコンラボの場合は、「貯めて送る」と、「バッファにあったら送る」
  • ＵＳＢサービスの関係から、「都度送る」と間隔が空いてしまうようだ。
  • ハンドシェークを行わない場合、受け手の仕様によっては、相性問題が発生するかもしれない。
  • 受け手の作りが「甘い」と、ＦＴＤＩの方が相性が良い事になる感じか・・

FTDI と シリコンラボ速度比較

AUDIO_sample/RX64M/audio_sample.mot (628460 バイト)

rx-elf-size audio_sample.elf
   text    data     bss     dec     hex filename
 541476      48   86936  628460   996ec audio_sample.elf
-rw-r--r-- 1 hira hira 1353908  6月  8 03:13 audio_sample.mot

FTDI(FT232XS)　@230　秋月電子:

time rx_prog -P COM5 -d RX64M --progress --erase --write --verify audio_sample.mot
Erase:  #################################################
Write:  #################################################
Verify: #################################################
0.39user 1.90system 5:57.08elapsed 0%CPU (0avgtext+0avgdata 9304maxresident)k
0inputs+0outputs (2442major+0minor)pagefaults 0swaps

※FTDIのメジャーデバイス、FT232RL(@400) でも結果は同じ。

SiliconLabs(CP2102N)　@160　DigiKey:

time rx_prog -d RX64M --progress --erase --write --verify audio_sample.mot
Erase:  #################################################
Write:  #################################################
Verify: #################################################
0.28user 1.09system 1:51.59elapsed 1%CPU (0avgtext+0avgdata 9372maxresident)k
0inputs+0outputs (2460major+0minor)pagefaults 0swaps

上記のように３倍以上違い、値段も安い！

なので、CP2102N を使うべきー