wiki:Conta_design_guidelines

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2017.12.1





Conta規格基板群の設計指針


標準モジュールの設計

Conta規格とは、breakout 基板の外形・コネクタ・信号配列などに一定の規約を設けることで、各基板間の相互接続性を確保するための規格です。
Conta規格における「標準モジュール」とはセンサーICなどが乗る小さな機能基板(いわゆる breakout 基板)を指し、Conta の基準・起点となる基板のことです。
標準モジュールは以下の特徴を持っています。

  • 外形は 2㎝×2㎝の正方形とする。
  • 基板の固定穴は2つ。
  • 電源は3.3Vを基本とし、必要に応じて5.0V を用いる。
  • 利用する信号は、I2Cバス、SPIバス、汎用IOを用いる。
  • コネクタは、I2Cバス、SPIバス、汎用IOを主体とした3個のコネクタで構成される。
  • 3種のコネクタと5.0Vの電源ピンは必要に応じて選択される。

標準モジュール

標準モジュールの基板形状

  • Conta規格ではインチスケール(厳密にはmil)で配置を考えます。
  • EagleのContaライブラリ内に、コネクタ・基板外形・固定穴・シルクなどが一体となったシンボルがあるのでそれを利用すると形状は決定します。シンボル内にはI2C、SPI、汎用IOのコネクタが搭載されたもの、信号シルクの有無などのバリエーションが含まれているので必要なものを利用してください。
  • もし利用したい組み合わせのシンボルがない場合には、標準モジュール外形の規格を参考にコネクタ・固定穴を配置します。
  • 標準モジュール外形のページでも解説したように、基板の原点は基板外形線から6milずらした位置に設定すると他のパーツの配置が楽になります。


標準モジュールの電源

  • Conta規格ではモジュールの電源は3.3Vが基本です。
  • ただ、過去との互換性や電力供給に余裕を持たせるため、5V供給ピンを物理的なオプションとして用意してあります。必要に応じて実装してください。
  • 3.3V、5V以外の電圧が必要な場合は、基板上にレギュレータを実装して供給してください。


標準モジュールの信号線

  • Conta規格では一般的な breakout 基板と同様に、なるべくシンプルに信号を引き出します。
  • モジュールからの信号とマイコンボードとのインターフェースは基本的に基板外で実装します。
  • ただしレベルシフタのように基板のIC等と不可分な場合には、基板上に実装することを勧めます。
  • 信号のプルアップ等は規格上では特に規定しません。動作に支障がありそうな場合には適切に追加してください。
    • コネクタ1のI2Cにおける注意点
    • I2Cバスにはプルアップが必要ですが、Conta 規格上では特に規定しません。一般的な breakout 基板と同様に処理してください。
      (例1:モジュール上にチップ抵抗のパターンだけ用意し、未実装状態で商品化する
      例2:値の大きな抵抗を実装し、並列接続時の影響を少なくする)




拡張モジュールの設計

Conta規格における「拡張モジュール」とは、規格に則って大きさを拡大したモジュール基板群を指します。
具体的なイメージは、約2cm四方の標準モジュールをタイル状に敷き詰めて、2倍や4倍(必要ならそれ以上)の大きさにした長方形・正方形となります。

拡張モジュールの基板形状

  • 拡張モジュール設計時にもインチスケール(厳密にはmil)で配置を考えます。
  • 標準モジュールをタイル状に敷き詰める場合には、インチグリッドに各パーツを配置する関係で、0.8インチ(800mil)× nの間隔で敷き詰める必要があります(理論外形)。基板外形の2㎝では無い点に注意が必要です。
  • 最終的な基板外形線(実外形)は、標準モジュール × n の外形線から4辺とも6mil内側にずらした位置になります。
    • 例)3x2(6倍)の場合
    •   論理外形は、「2.4インチ(2400mil) × 1.6インチ(1600mil)」となります。
    •   実外形は論理外形から12mil(6mil×2)小さくなるので、「2.388インチ(2388mil) × 1.588インチ(1588mil)」となります。
  • EagleのContaライブラリ内には拡張モジュールのシンボルは用意してありません。
  • もし利用したい組み合わせのシンボルがない場合には、標準モジュール外形の規格を参考にコネクタ・固定穴を配置します。


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