Crescent

nanoDLAやsigrok、SLogic等の低価格なロジックアナライザはPulseView等のソフトウェアを介して様々な信号の解析に対応しています。

SPIやUART、CAN等の様々な信号がありますが、USB PDの通信ロジックは1.2Vと信号レベルが低いため、上記のような低価格なロジックアナライザではそのまま取り込むことができません。これらのロジックアナライザは3.3Vや5Vの電圧レベルを想定しているため、USB PDの通信を取り込むためには何かしらの信号レベル変換が必要です。手持ちの双方向レベル変換IC、NTB0104GU12があったため、試しにレベル変換してみましたが、うまくレベル変換できませんでした。双方向レベル変換の場合、ロジックアナライザ側のプルアップやプルダウン等が邪魔してしまい、逆にPD信号を阻害してしまったようです。USB PDの通信ロジックの信号レベルを変換する際は片方向のレベル変換やバッファIC等を使用した方がよさそうです。

USB PDの電圧レベルは低く、信号レベル変換に苦労したため、専用のUSB PD Sniffer基板を作成してみました。レベル変換は汎用的なコンパレータを0.5V付近に閾値を設定しました。これにより1.2Vのロジックを3.3Vロジックに変換することが可能です。また、PD通信が完了後に5Vから指定した電圧に変化したタイミングを検出するため、VBUSが5.5Vを超えると信号がHighに変化する出力（ここではPD信号）も追加しました。この信号によって、リクエスト後に電圧が変化するタイミングや電圧変化後のReady信号までのタイミング等をロジックアナライザでCCの通信と同時に確認することが可能です。

VBUS電源を用いてコンパレータを動作させているため、追加で外部電源を供給する必要がありません。

実際に手持ちの65WクラスのUSB PDアダプタで20Vを出力させる際に本アダプタとnanoDLA+PulseViewで解析してみました。USB PDは300kHzで通信するため、ロジックアナライザのサンプリングレートは少なくとも500kHz以上を設定する必要があります。

接続後にVBUSに5Vが供給されるとPD通信を開始して、ソース側のUSB PDアダプタが出力可能なプロファイルを送信していることが確認できました。また、その後、シンク側のPDデバイスが20Vのリクエストしていることが確認できました。リクエストに対するアクセプト信号後、出力が20Vに変化し、Ready信号がソースからシンク側に送られていることも確認できました。

高性能なロジックアナライザであれば、信号電圧レベルの閾値を任意に変更できますが、入手が容易で安価なロジックアナライザは信号検出レベルが固定になっていることが多いです。そのような場合に本USB PD Sniffer基板は便利かと思います。

なお、本基板はPD通信の解析を目的としており、下記の注意点があります。

・USB3向けのTX、RXは未接続

・D+/D-、CC1/CC2、VBUS/GNDのみ接続

・CC1/CC2の信号が3.3Vレベルでピンヘッダから出力されます

・ピンヘッダから信号を入力してCC1/CC2にインジェクションすることはできません

・2つのType-Cコネクタの違いはありません(片方にシンク、もう片方にソースを接続してください)

・本基板のVBUSラインの定格は2Aです

・ネゴシエーション後、VBUSラインに大電流を流す場合は本基板外でVBUSラインパイパスさせてください

・挿入向きによって通信できない場合はどちらかのType-Cコネクタを裏返してください 

・VBUS ON直後のPD、CC信号はコンパレータが不安定なため、出力が一瞬、ONする場合があります  

・VBUSピンはPDネゴシエーション後に5Vを超える電圧が印加されます

・VBUSピンを直接、ロジックアナライザに接続した場合、ロジックアナライザが破損する可能性があります

・VBUSピンにロジックアナライザを接続せず、マルチメータやオシロスコープ等の電圧モニタピンとして使用してください

回路図やガーバー等はこちらで公開しています。USB PDデバイスを開発する際にぜひご活用ください。また、近日中にUSB PD Sniffer基板を販売開始を予定しています。

あけましておめでとうございます。2026年もよろしくお願いします。

今回は先日からElecrowで販売を開始した光学式トラッキングセンサ基板について紹介したいと思います。自動走行車、走行ロボット等を制御する場合に自身の位置や移動距離の検出は非常に重要です。一般的な方法としてはホイールやタイヤにロータリーエンコーダ等を搭載することで位置や速度から自己位置を推定しますが、床面が滑りやすい場合や外力等で移動された場合に正しく推定できない問題があります。そのような場合に位置を推定するセンサとして便利なセンサが光学式トラッキングセンサです。

光学式トラッキングセンサは一言でいえば、パソコンの光学式マウスのセンサです。非接触で平面のX方向、Y方向の移動距離を検出することが可能です。パソコンの光学式マウスのセンサに比べて、専用の光学式トラッキングセンサは下記のような特徴があります。

・インタフェースがUSBでなく、マイコン等と接続しやすいI2CやSPI

・追加レンズや光学ユニットが不要

・検出距離が比較的広く、調整が容易

光学式トラッキングセンサとして有名なPixArt Imaging社製PAT9125EL-TKITを使用して、光学式トラッキングセンサ基板を開発しました。

光学式トラッキングセンサ基板の特徴は下記の通りです。

・追加レンズ不要

・検出距離は1mm~30mmで比較的広い範囲で検出可能

・基板上に電圧レベル変換を搭載しており、3.3V系の他、5V系にも直結可能

・使い勝手のよいI2Cモデルを使用、Grove互換コネクタで接続可能

・解像度は最大1,275cpiまで設定可能

・1つのセンサでX方向、Y方向の2軸の移動距離を検出可能

・トラッキングスピードは最大25.4cm/sec (1~3mm)、 76.2cm/sec (3~30mm) です

ElecrowのWebサイトで販売しています。また、動きを検出して位置の差分を表示するArduinoのサンプルコードも用意しています。25mm x25mmの基板のため、小型ロボットにも搭載が容易です。今後、光学式トラッキングセンサの活用事例等も紹介したいと思います。

今回はFirefoxのアドオンを利用して、Web Seial APIやWeb BLE APIをFirefoxで対応させる方法について紹介したいと思います。Web Serial API、Web BLE APIはブラウザのAPIでWebサイトのJavaScriptを使用してPCのシリアルポートやBLEにアクセスできる機能です。このAPIを使用すると新しくソフトやツールをインストールしなくとも、ブラウザからあるサイトにアクセスだけでPCのシリアルポートやBLEを介してコマンドを送ったり、受信したりすることが簡単に実現できます。既にこのAPIを使用していくつかツールをこちらで公開しています。

標準でWeb Seial APIやWeb BLE APIに対応したブラウザはEdgeもしくはChromeのみ対応となっています。Firefoxはアドオンを入れることで対応できるようなので実際に試してみました。

両方とも初回起動時はアドオンインストールだけでは起動せず、別途、中継するためのソフトウェアをインストールする必要があります。

初回接続時に追加でインストールするように案内が出るため、それに従ってインストールします。

アドオン追加と初回のみ中継するためのソフトウェアをインストールする必要があるため、手間を要しますが、それ以降はEdgeやChrome同等の使い勝手でスムーズにデバイス接続できることを確認しました。今回はFirefoxでWeb Seial APIやWeb BLE APIを活用したいという場合にアドオン追加で対応する方法について紹介しました。他にも組み込み系に便利なアドオンについて紹介したいと思います。

先日はMINISFORUM BD795i SE Mini-ITXファン干渉回避方法を紹介しましたが、今回はSlotM.2 2230 Key E Slotの活用方法について実験してみた内容を紹介したいと思います。

MINISFORUM BD795i SEにはWiFiカード接続用に空きスロットが1つあります。有線LANを現状、使用しているため、WiFiカード以外の拡張カードが使えるか、仮組してテストしてみました。

速度はUSB2.0ですが、普通に使用できることが分かりました。USBメモリ等で動作確認できました。

SATAコネクタとマザーボード上のコネクタが干渉するため、延長ケーブルで延長する必要があります。また、ドライブを駆動させるための電源は供給されないため、別途、電源から延長する必要があります。SATAコネクタの0番ポートに接続することでドライブを認識しました。ただし、今回の環境によるものなのか、1番ポートだけに接続した場合は読込が非常に遅く、正常に動作しませんでした。2つSATAドライブを持ち合わせていなかったため、詳細な確認はできませんでしたが、1つのドライブを使用する際は0番ポートに接続する必要がある？ようです。

今回試したUSBカードやSATAカードでいずれも動作確認ができました。ただし、いずれの場合でも標準のWiFiカード用の固定具がそのまま使用できないため、カード自体の固定方法が難しく、固定方法に工夫が必要です。MINISFORUM BD795i SE Mini-ITXはSATA等が搭載されておらず、USBポートもそこまで多くないため、WiFiカード用の空きスロットを活用して拡張する選択肢はありだと思いました。

Knowles製アナログMEMSマイク、SPU0410LR5Hは生産完了となったため、後継品のSPV0142LR5Hを今回は紹介したいと思います。SPU0410LR5HとSPV0142LR5Hは80kHzまでの超音波帯域に対応した数少ないアナログMEMSマイクです。エアリーク検出やコウモリ探知機（バッドディテクター）、コロナ放電検出等の超音波の検出が必要な用途に最適です。

SPU0410LR5Hが生産完了となった背景として、24年9月にコンシューマー向けMEMSマイクの製造から撤退し、Syntiantに売却したため、製品ラインアップの整理を行ったと思われます。

SPU0410LR5HとSPV0142LR5Hの違いを下記にまとめました。