いまさらついでにNodeMCU DevKitのボード自体の配線も調査。
ガーバーデータやデータシートは、コチラ。
USBから順番に配線を追いかけてみます。
1VBUSと5GNDは、電源用の端子でUSB給電の場合にNodeMCU DevKitの5V電源の供給元となります。2D-と3D+は半２重通信の差動信号線です。
これらの接続先となるUSB-UARTブリッジCP2102。
CP2102は、USBの信号をUARTに変換するICですが、まずはマイクロUSBコネクタとCP2102の接続だけを確認。
CP2102の回路は3.3Vで駆動するのですが、USBの信号線D-とD+には送受信の際に5Vの電圧が印加されている必要があるためVBUSを接続しています。
また、バッテリー運用を想定したためかCP2102の電源は内部レギュレータを用いたバスパワーではなく、外部レギュレータによるセルフパワーで動作する仕様となっています。
電源の話しが出てきたので、USBコネクタから繋がるグランドの配線から見て行きます。
もちろん実際のパターンとは異なりますが、ざっとこんな感じで繋がっています。
で、さらにUSBコネクタUSBコネクタの1VBUSから出力される5Vの配線。
ESP-12Eは、3.3V駆動なのでレギュレータNCP1117を使って降圧します。
上の図は、10μFのコンデンサを２個使った固定出力レギュレータの構成になっています。
コンデンサは、パスコンとして使用されています。抵抗はLED用のものです。
CP2102のREGINとVDDへ3.3Vを入力。REGINへ5Vを印加するとレギュレータが有効化されVDDは3.3V出力ピンとして動作します。
CP2102が動作するようになったので、UARTまわりの配線を確認。
CP2102のTXDには、ノイズ対策として470Ωのダンピング抵抗が取り付けてあります。
DTR、RTSの接続の前にRESETとFLASHの配線をみておきます。
J1-13RST、J2-04D3(IO0)のそれぞれのラインはプルアップされて3.3V("HIGH)に保たれていて、タクトスイッチS1、S2を押下する事でグランドへ電流が流れラインの状態が0V("LOW")になる仕組みです。
プルアップで"HIGH"に設定されたJ2-05D4(IO2)、プルダウンで"LOW"に設定されたJ2-11D8(IO15)は、J2-04D3(IO0)と合わせてブートモードの選択に使用。
NodeMCU DevKitで特徴的なのは、２個のトランジスタを使ったリセット、ブートモードの自動設定の機能で、その構成が下図。MicropPythonではFirmwareの書き込み時しか使わないんですけどね。
トランジスタS8050の働きは、
1BASEに入力が無ければ3COLLECTORから2EMITTERへ電気は流れず3COLLECTOR側のラインは"HIGH"に保たれ、
1BASEに入力があれば3COLLECTORから2EMITTERへ電気が流れ3COLLECTOR側のラインが"LOW"となるスイッチとして使われています。
これを実際の配線に当てはめてみると、
の様なイメージ。
続いて残る抵抗、LEDなどの部品が介在する配線をまとめて。
J1-01A0(ADC)、J1-02RSV(ADC EX)は、唯一のアナログ入力端子です。220kΩと100kΩの抵抗は勉強不足で理解できていないので、機会があれば調べます。
J2-01D0(IO16)は、モジュール状のLEDと接続。データシートでは青色LEDが指定されていますが所有しているNodeMCU DevKitでは赤色LEDだったりします。
最後に、ESP-12Eと直結されている配線。
J1-03RSVは未接続の端子なので使用不可。
以上がNodeMCU DevKitの配線です。このモジュールはESP-12Eが対象ですけど、ESP-WROOM-02を使う場合の参考にもなるかも。
ガーバーデータやデータシートは、コチラ。
USBから順番に配線を追いかけてみます。
| Parts | Details |
|---|---|
| U3 | micro USB Bメスコネクタ |
マイクロUSBコネクタのピン配置
| Pin | Name | Function |
|---|---|---|
| 1 | VBUS | 4.4 - 5.25 V電源 |
| 2 | D- | -Data |
| 3 | D+ | +Data |
| 4 | ID | 使いません |
| 5 | GND | グランド |
これらの接続先となるUSB-UARTブリッジCP2102。
| Parts | Details |
|---|---|
| U2 | USB - UARTブリッジ CP2102 |
CP2102のピン配置
| Pin | Name | Function |
|---|---|---|
| 1 | DCD | データキャリアが制御入力検出(active Low) |
| 2 | RI | リングインジケータ制御入力(active Low) |
| 3 | GND | グランド |
| 4 | D+ | USB +Data |
| 5 | D- | USB -Data |
| 6 | VDD | 3.0〜3.6V電源電圧入力 |
| 7 | REGIN | 5Vレギュレータ入力 |
| 8 | VBUS | USB 5V VBUSと接続 |
| 9 | RST | デバイスリセット |
| 10 | NC | 非接続端子 |
| 11 | SUSPEND | USBサスペンド状態時に"Low" |
| 12 | SUSPEND | USBサスペンド状態時に"High" |
| 13 - 23 | NC | 非接続端子 |
| 24 | RTS | 制御出力の送信準備完了(active Low) |
| 25 | RXD | 非同期データ入力(UART受信) |
| 26 | TXD | 非同期データ出力(UART送信) |
| 27 | DSR | データセットが制御出力準備完了(active Low) |
| 28 | DTR | データ端末が制御出力準備完了(active Low) |
また、バッテリー運用を想定したためかCP2102の電源は内部レギュレータを用いたバスパワーではなく、外部レギュレータによるセルフパワーで動作する仕様となっています。
電源の話しが出てきたので、USBコネクタから繋がるグランドの配線から見て行きます。
で、さらにUSBコネクタUSBコネクタの1VBUSから出力される5Vの配線。
| Parts | Details |
|---|---|
| C5 | コンデンサ 10µF(1005mm) ±20% 10V |
| C6 | コンデンサ 100nF (1005mm) ±10% 16V |
| D1 | ダイオード SOD-323(2012mm) 40V1A,VF=0.45V@1A |
| Parts | Details |
|---|---|
| C7 | コンデンサ 10µF(2012mm) ±10% 25V |
| C8 | コンデンサ 10µF(1005mm) ±20% 10V |
| U4 | NCP1117, NCV1117. 1A 低損失レギュレータ |
NCP1117のピン配置
| Pin | Name | Function |
|---|---|---|
| 1 | GND | グランド |
| 2 | Output | 3.3V固定電圧出力 |
| 3 | Input | 最大20Vまでの電圧入力 |
| Tab | Heatsink | ヒートシンク2Outputと内部で接続 |
| Parts | Details |
|---|---|
| C2 | タンタルコンデンサ 100µF(3528mm) ±20% 6.3V |
| C3 | コンデンサ 10µF(1005mm) ±20% 10V |
| C4 | コンデンサ 100nF (1005mm) ±10% 16V |
| R9 | チップ抵抗(1005mm) RK73H 470Ω 0.1W ±1% |
CP2102のREGINとVDDへ3.3Vを入力。REGINへ5Vを印加するとレギュレータが有効化されVDDは3.3V出力ピンとして動作します。
CP2102が動作するようになったので、UARTまわりの配線を確認。
| Parts | Details |
|---|---|
| R6 | チップ抵抗(1005mm) RK73H 470Ω 0.1W ±1% |
DTR、RTSの接続の前にRESETとFLASHの配線をみておきます。
| Parts | Details |
|---|---|
| C1 | コンデンサ 100nF (1005mm) ±10% 16V |
| R1R2R4R5 | チップ抵抗(1005mm) RK73H 12kΩ 0.1W ±1% |
| R11R12 | チップ抵抗(1005mm) RK73H 470Ω 0.1W ±1% |
| S1S2 | SWITCH TACTILE SPST-NO 0.05A 12V[PTS820 J15M SMTR LFS] |
プルアップで"HIGH"に設定されたJ2-05D4(IO2)、プルダウンで"LOW"に設定されたJ2-11D8(IO15)は、J2-04D3(IO0)と合わせてブートモードの選択に使用。
| MODE | J2-11 | D8(IO15) | J2-04 | D3(IO0) | J2-05 | D4(IO2) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| UART | LOW | LOW | HIGH | |||
| Flash ROM | LOW | HIGH | HIGH | |||
| Parts | Details |
|---|---|
| R7R8 | チップ抵抗(1005mm) RK73H 470Ω 0.1W ±1% |
| VT1VT2 | チップトランジスタ [S8050] |
S8050のピン配置
| Pin | Name | Function |
|---|---|---|
| 1 | BASE | 差動起点電流の入力ピン |
| 2 | EMITTER | 電力出力ピン |
| 3 | COLLECTOR | 流入電流の入力ピン |
| ※ここでの使用方法なので、回路によっては用途が異なります。 | ||
1BASEに入力が無ければ3COLLECTORから2EMITTERへ電気は流れず3COLLECTOR側のラインは"HIGH"に保たれ、
1BASEに入力があれば3COLLECTORから2EMITTERへ電気が流れ3COLLECTOR側のラインが"LOW"となるスイッチとして使われています。
これを実際の配線に当てはめてみると、
| CP2102 | VT1(RST) | VT2(D3) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DTR | RTS | BASE | EMITTER | COLLECTOR | BASE | EMITTER | COLLECTOR | ||
| LOW | LOW | LOW | LOW | HIGH | LOW | LOW | HIGH | ||
| HIGH | LOW | LOW | LOW | LOW | LOW | HIGH | HIGH | ||
| LOW | HIGH | LOW | HIGH | HIGH | LOW | LOW | LOW | ||
| HIGH | HIGH | HIGH | HIGH | HIGH | HIGH | HIGH | HIGH | ||
続いて残る抵抗、LEDなどの部品が介在する配線をまとめて。
| Parts | Details |
|---|---|
| R3 | チップ抵抗(1005mm) RK73H 12kΩ 0.1W ±1% |
| R13 | チップ抵抗(1005mm) RK73H 220kΩ 0.1W ±1% |
| R14 | チップ抵抗(1005mm) RK73H 100kΩ 0.1W ±1% |
| LED1 | 高輝度赤色チップＬＥＤ １６０８サイズ |
J2-01D0(IO16)は、モジュール状のLEDと接続。データシートでは青色LEDが指定されていますが所有しているNodeMCU DevKitでは赤色LEDだったりします。
最後に、ESP-12Eと直結されている配線。
以上がNodeMCU DevKitの配線です。このモジュールはESP-12Eが対象ですけど、ESP-WROOM-02を使う場合の参考にもなるかも。
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