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3V Single Board Computerから5V RL78/G10にFlash Programmingする時に使える電源投入/切断順序不問のInterface回路は?

こんにちは。NoMaYです。

秋月電子さんで買える部品(100個とかの袋詰めより少し高くても個別売りの部品)で3V Single Board Computer(ラズパイとかBBBとか)から5V RL78/G10にフラッシュ書き込みする時に使えそうな電源投入/切断順序不問のレベル変換回路は、どのようなものが考えられそうでしょうか?

すみません。急ぐ話ではないです。別スレッド『UART通信のPCへの送信について』で先日投稿した内容と関係のある話なので、尋ねるなら今のタイミングが良いかな、と思ったからです。

なお、以前、秋月電子さんでTC7SZ125Fというワンゲートロジックの3ステートバッファ(入力:5.5Vトレラント,出力:5.5Vパワーダウンプロテクション)が販売されていた頃、以下のような回路を考えていたのですが、気がついたら販売終了(もしくは、ただ今お取り扱いできません、という状態)になっていました。

1回路3ステートバッファTC7SZ125F(TE85LF) (10個入) ⇒ 現在は販売されていない
akizukidenshi.com/catalog/g/gI-06481/



TC7SZ125F
toshiba.semicon-storage.com/info/docget.jsp?did=20048&prodName=TC7SZ125F


なお、以下は先ほどの別スレッド『UART通信のPCへの送信について』に先日投稿した画面コピーと同じものです。

TOSHIBA 汎用ロジックIC 総合カタログ
toshiba.semicon-storage.com/info/docget.jsp?did=7409



CQ出版社 トランジスタ技術 2006年6月号 特設記事 異電圧ロジックレベルの変換テクニック 見本ページ
toragi.cqpub.co.jp/Portals/0/backnumber/2006/06/p171-172.pdf


また、そこでKirinさんに教えて頂いた資料が以下の資料です。

Low Voltage 3-STATE Power-Up and Power-Down Circuitry - FAIRCHILD / ON Semiconductor
www.fairchildsemi.com.cn/an/AN/AN-5011.pdf

[追記]

なお、後日、こちらでも以下の日本語版を教えて頂きました。

低電圧3ステート電源回路 - FAIRCHILD / ON Semiconductor
www.fairchildsemi.co.jp/application-notes/AN/AN-5011.pdf
 

  • NoMaYさん、Kirinさん、情報をありがとうございます。
    私も、『UART通信のPCへの送信について』の進みについていけない状態で脱線の脱線で申し訳ありませんでした。
    ここ20年ほどは私自身がSOCに寄ったこととPLDが一般化して汎用ロジックICの新シリーズは無くなってしまうと思っていたので注目してませんでした。
    早速に資料をダウンロードして読み始めたところです。

  • わわいです
    元スレは伸びすぎてるんでろくに読んでないですが。
    たんに5Vトレラントのゲートを使うのではだめなんですか?
  • チョコです。

    ルネサスのサイトに下記の資料がありました。これを3V<->5Vのレベル変換ICに置き換えればできそうですが,

    RL78/G10では問題があります。

    RL78/G10では,オプションバイトの設定でRESET端子をP125として使用できるようになっています。

    この設定にしたRL78/G10はこの回路では「電源投入/切断順序不問」では書き込めなくなります。

    ライタ側から5Vの電源を制御する必要があると考えられます。

  • 日本語版の74LCXのアプリケーションノートも見つかりました。
    こっちの方が理解が進むかな?
    www.fairchildsemi.co.jp/.../AN-5011.pdf

  • In reply to チョコ:

    チョコさん

    なかなか5Vの電源制御は難しいと思うので、
     FETとかディスクリートで、ラズパイもしくはプログラマー(3V)側の電源が落ちている時はG10のRESETを強制的にLOWにする回路(nchのゲートを開く)を追加すればいいのかな?

  • わわいさん、チョコさん、Kirinさん、こんにちは。NoMaYです。リプライどうも有難う御座います。

    大変なのは、秋月電子さんで買える部品で賄おうとしている点です。(DigiKeyさん、chip1stopさん、RS-Onlineさんとは比べようもなく品揃えが少ないです。ロジックICなどは以下の百十数種類ほどです。)

    ロジックIC(ゲートIC)
    akizukidenshi.com/catalog/c/clogic/

    また、秋月電子さんのウェブサイトの検索機能では、"トレラント"や"パワーダウンプロテクション"の文字列で商品を検索しようとしても、出来ませんでした。商品ページに確かにそういう文字列が含まれている商品はあるのですが、検索結果としては"該当なし"になるばかりでした。

    ですので、この後、1つ1つ商品ページを開いて確認するつもりです。(実は、既に大雑把には1度やっていて、そして何だか良さそうなのは無いなぁ、とは感じていたのですが、ちゃんとメモを残してチェックしてはいませんでした。) そもそも、私がロジックICの型番に不慣れで、型番をパッと見たぐらいでは特徴が分らない、という事情がありまして、、、

    わわいさん、

    >たんに5Vトレラントのゲートを使うのではだめなんですか?
    SBC(Single Board Computer)からの3V入力をRL78/G10へ5V出力する経路がありますので、そのタイプのゲートだけでは実現出来ないです。

    チョコさん、

    >RL78/G10では,オプションバイトの設定でRESET端子をP125として使用できるようになっています。
    すっかり忘れていました。(かふぇルネに私が投稿するようになった時のトピックスだったのに、、、)

    Kirinさん、そしてチョコさん、

    >FETとかディスクリートで、ラズパイもしくはプログラマー(3V)側の電源が落ちている時はG10のRESETを
    >強制的にLOWにする回路(nchのゲートを開く)を追加すればいいのかな?
    ひとまず、SBC側の「DTR#またはRTS#相当」の信号出力をプルダウンすることにしておこうかと思います。ラズパイやBBBで「DTR#またはRTS#」相当の信号がどう動くか知らなくて、Windowsのような変な動きをする(Widowsの諸般の事情でパタパタさせてしまう)ようなことは無いかも知れないですし。

    自作書き込み回路でオプションバイト設定が問題になるのは、PCにFT232RLのUSBを接続した時(つまりVBUSからRL78/G10へ電源の供給が始まった時)に、FT232RL(あるいはWindows自身)のWindowsデバイスドライバが諸般の事情で「DTR#またはRTS#」(RL78/G10のRESET)をパタパタさせてしまうことだったと思います。(更に、Windows APIで仮想COMポートをオープンした時もパタパタさせてしまう。) その為、仮想COMポートをオープンした後のタイミング(つまりWindowsが「DTR#またはRTS#」(RL78/G10のRESET)を勝手にパタパタさせてしまうことが起きないタイミング)で、書き込みソフトが何かメッセージを表示して手作業でRL78/G10の電源を入れ直させる、といったことをさせていました。

  • In reply to NoMaY:

    わわいです
    なんかなにを問題にしてるのかがわからないですが。。
    >SBC(Single Board Computer)からの3V入力をRL78/G10へ5V出力する経路がありますので、そのタイプのゲートだけでは実現出来ないです。

    それがどーなるのが問題なんでしょうか
    経路があるからゲートが破壊される、それを防止したいというなら、ゲートの出力/入力に抵抗を入れて、それぞれダイオードで吊ってやるなり保護回路を置いてやれば破壊されることはなくなります。
    シリアルでやり取りするならそんなに速度もいらないもんですし。
  • In reply to NoMaY:

    チョコです。
    >書き込みソフトが何かメッセージを表示して手作業でRL78/G10の電源を入れ直させる、といったことをさせていました。
    電源を制御できないなら,そのような方法が簡単かもしれませんね。
    >大変なのは、秋月電子さんで買える部品で賄おうとしている点です。
    ロジックICで適当なのがなければ,トランジスタで組むことも考えられます。RL78/G10は115.2kbpsだったはずなので,スピードは間に合う可能性はあります。
  • NoMaYさん
    秋月で手に入る2電源レベルシフタで PCA9306 とかあります。
    IIC用ですけど、中身はFETなので20Mbpsくらいは軽く通せますよ。
  • In reply to Kirin:

    流れとはミスマッチですが、私の興味は、汎用ロジックIC内部でのトレラントの実現方法にあります。
    やはり日本語は理解しやすいです。たいへんありがたいです。

    コンパレータX1とありますが、単純なダイオード2個かもしれませんね。
    スピードアップやリンギング対応ので他でも見たことがありますが、図3のQ3などいろいろと工夫されているように思えます。
    いずれにしてもDRAM同様に汎用ロジックも外からはデジタルでも内部はアナログですね。
    しかし、汎用ロジックにコンパレータまで搭載して電源を切り替えるとは想像もできませんでした。

    資料では"ESD"と書かれた回路でESD保護が強化されてます。おそらくトレラントのために削除された入力-電源間のダイオードの代わりのサイリスタだと思いますが、もう少し解説してくれても良さそうに思います。
  • In reply to わわい:

    わわいです
    参考までに、
    こちらでの、H8S(5V電源)の書き込みでは、USB-シリアルのボードで、RxD、Txdに抵抗とダイオードで保護回路を組んでやってCPUのブートポートに繋いでやってますが、これで問題が起きたことはないですねー

    USB-シリアルの変換チップ(FTDI)の信号線は5Vトレラントなんで、部品としてはこいつと抵抗とダイオードだけです
    #秋月で売ってる600円ぐらいのちっこいボードですな
  • こんにちは。NoMaYです。皆様、アドバイス有難う御座います。

    3V側も5V側も電源が入っている状態でのレベル変換の情報も、このスレッド&私にとって有益ではないかと思いましたので、探してみました。(当初の目的のものも、知ってる人はとっくに知ってる、知らない私は只今思案中、世は明日から3連休、さあ考えようぞ、、)

    Google検索: 3V 5V レベル変換
    www.google.co.jp/search?q=3V+5V+レベル変換

    3.3V 5V レベル変換 - 電子回路の実験 - 小坂井宏文
    kosakai.world.coocan.jp/change_3_3V_5V.html
    PCA9306も載ってました

    順次追加するかも知れません、、、

  • こんにちは。NoMaYです。

    幾つか回路を考えてみました。PCA9306(秋月電子モジュール)で考えたものが4つ、TC74VHC00F(14ピンSOP, 入力パワーダウンプロテクション機能あり, 入力5Vトレラント, VCC=2~5.5V)TC74VHCT04AFT(14ピンSSOP, TTLレベル入力, 入出力パワーダウンプロテクション機能あり, 入力5Vトレラント, VCC=4.5~5.5V)で考えたものが2つです。部品の注文を検討中です。 FXMA2102(秋月電子モジュール)も検討中です。

    ブレッドボード上で組む時に手間が少なそうな回路

    (1) PCA9306(秋月電子モジュール)を2個、SN74HC125Nを2個、抵抗を幾つか⇒きっと動く

    (2) PCA9306(秋月電子モジュール)を2個、SN74HC125Nを1個、抵抗とコンデンサを幾つか⇒たぶん動く

    (3) PCA9306(秋月電子モジュール)を1個、ダイオード1SS205を1個⇒動くかどうかやってみないと分らない

    ブレッドボード上で組む時に手間が掛かりそうな回路

    (4) PCA9306(秋月電子モジュール)を1個、SN74HC125Nを1個、抵抗を2個⇒秋月電子モジュールでジャンパカットが2箇所必要

    (5) TC74VHC00Fを1個、TC74VHCT04AFTを1個、SN74HC125Nを1個、抵抗を2個⇒ピッチ変換基板へのハンダ付けが必要

    (6)TC74VHCT04AFTを1個、SN74HC125Nを1個、抵抗を幾つか⇒ピッチ変換基板へのハンダ付けが必要

    考えてみた回路は以下の通りです。

    (1) きっと動く



    (2) たぶん動く



    (3) 動くかどうかやってみないと分らない



    (4) 秋月電子モジュールでジャンパカットが2箇所必要



    (5) ピッチ変換基板へのハンダ付けが必要




    (6) ピッチ変換基板へのハンダ付けが必要



    PCA9306は以下のような動作をする部品のようでした。

    akizukidenshi.com/download/ds/nxp/pca9306.pdf
    ・EN端子がLOWの時はSDA1とSDA2の間は非導通状態になる
    ・SDA1またはSDA2がLOWになるとのSDA1とSDA2の間は導通状態になる
    ・それ以外のSDA1およびSDA2がHIGHの時はSDA1の電圧は最大VREF1である
    ・また同じくSDA1およびSDA2がHIGHの時はSDA2の電圧は最大Vpu(D)である
    ・導通状態の抵抗は3.5Ω (他のページによれば条件により変動する)



    なお、PCA9306では、VOHやVOLに対して、VIHやVILが以下のようにデジタルICより厳し目になっている感じでした。

    ・VIH=0.9VCC
    ・VIL=0.1VCC


    他方、RL78/G10は以下のようなVILやVOLですので、(3)の回路は動くかどうかやってみないと分らない感じであり、(4)のようにプルアップ抵抗値を大きくした方が良さそうな感じでした。(さらに、(3)の回路ではSN74HC125Nの代わりにダイオード1SS205を使おうとしていることもありますので。)

    www.renesas.com/ja-jp/doc/products/mpumcu/doc/rl78/r01uh0384jj0311-rl78g10.pdf


    ちなみに、SN74HC125NではVILやVOLは以下のようになっていました。

    akizukidenshi.com/download/ds/ti/sn74hc125.pdf


  • (5)の回路を考えた時に、FT232RLとRL78/G10やG13が別電源(例えばPCからのVBUS供給とACアダプタからのDC供給といったように別々)である場合に、片方の電源の切り忘れや入れ忘れをしていても大丈夫な回路も一緒に考えてみました。(5)の回路と同様に、TC74VHC00F(14ピンSOP, 入力パワーダウンプロテクション機能あり, 入力5Vトレラント, VCC=2~5.5V)TC74VHCT04AFT(14ピンSSOP, TTLレベル入力, 入出力パワーダウンプロテクション機能あり, 入力5Vトレラント, VCC=4.5~5.5V)を使用しています。



    TC74VHC00FやTC74VHCT04AFTでは以下のようなスペックになっていました。

    toshiba.semicon-storage.com/info/docget.jsp?did=17315&prodName=TC74VHC00F


    toshiba.semicon-storage.com/info/docget.jsp?did=18245&prodName=TC74VHCT04AF


    ちなみに、FT232RLでは以下のようなスペックになっていました。

    www.ftdichip.com/Support/Documents/DataSheets/ICs/DS_FT232R.pdf



  • In reply to NoMaY:

    わわいです
    なんか大層なことになってますが、、
    前にも書きましたが、
    たんに5Vトレラントのゲートに直列に1Kほどの抵抗かませればそれでOKなきがしますが、それではダメなんでしょうか?

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