ちょっとTea Time!? 【備忘録】バックプレーンの信号配置　2025.7.25

カードエンジ基板やバックプレーンなどを製作したので、さっそくなので使ってみましょう。


製作したバックプレーン。カードエッジコネクタを取りつけてみました。

まずはPICO用に


アクリルプレートに固定です。PICO用なのでWVGA(800x480)のモニターが取りつけられるようにしました。


入力はタッチパネルをつかうので、とくにスイッチ類は取りつけない予定です。


基板を差し込んでみました。

カードエッジ基板のピン番号

これについては、なんでもいいのですが、今回はこのような番号配置にしました。

部品面：左から１→49（奇数番号）


半田面：右から2→50（偶数番号）

PICO用のピンアサイン案

PICOをつかう場合のピンアサインを検討です。
PICOから何枚も基板と信号のやりとりを行うために、
I/OのチップセレクトをGPIO26〜GPIO29に割り当てます。
本来は、これらピンはＰＩＣＯのＡＤＣ入力ピンなのですが、
ＰＩＣＯのＡＤＣの精度が悪いので使わない予定です。
ＡＤＣを使う場合は、別途用意しましょう。

POWER 5V 1 2 5V POWER
POWER 3.3V 3 4 3.3V POWER
GND 5 6 GND
GPIO IN/OUT G00 7 8 G01 GPIO IN/OUT
GPIO IN/OUT G02 9 10 G03 GPIO IN/OUT
GPIO IN/OUT G04 11 12 G05 GPIO IN/OUT
GPIO IN/OUT G06 13 14 G07 GPIO IN/OUT
GPIO OUT G08 15 16 G09 GPIO OUT
GPIO OUT G10 17 18 G11 GPIO OUT
GPIO OUT G12 19 20 G13 GPIO OUT
GPIO OUT G14 21 22 G15 GPIO OUT
GND 23 24 GND
SERIAL TX G16 25 26 G17 SERIAL RX
I2C(SDA) G18 27 28 G19 I2C(SCL)
GPIO IN G20 29 30 G21 GPIO IN
GPIO IN G22 31 32 G23 GPIO IN
GPIO IN G24 33 34 G25 GPIO IN
CHIP SELECT0 G26 35 36 G27 CHIP SELECT1
CHIP SELECT2 G28 37 38 G29 I/O ENABLE
RESERVED N.C 39 40 N.C RESERVED
RESERVED N.C 41 42 N.C RESERVED
RESERVED N.C 43 44 N.C RESERVED
GND 45 46 GND
POWER +15V 47 48 +15V POWER
POWER -15V 49 50 -15V POWER


Pasphberry Pi4B用のピンアサイン案　2025.7.27

Pi4BはPICOに比べるとI/Oが２個すくないのでシリアル(UART)に
割り当てずに、それをCHIP　SELECTに流用です。

POWER 5V 1 2 5V POWER
POWER 3.3V 3 4 3.3V POWER
GND 5 6 GND
GPIO IN/OUT G00 7 8 G01 GPIO IN/OUT
GPIO IN/OUT G02 9 10 G03 GPIO IN/OUT
GPIO IN/OUT G04 11 12 G05 GPIO IN/OUT
GPIO IN/OUT G06 13 14 G07 GPIO IN/OUT
GPIO OUT G08 15 16 G09 GPIO OUT
GPIO OUT G10 17 18 G11 GPIO OUT
GPIO OUT G12 19 20 G13 GPIO OUT
GPIO OUT G14 21 22 G15 GPIO OUT
GND 23 24 GND
NC 25 26 NC
I2C(SDA) G18 27 28 G19 I2C(SCL)
GPIO IN G20 29 30 G21 GPIO IN
GPIO IN G22 31 32 G23 GPIO IN
GPIO IN G24 33 34 G25 GPIO IN
CHIP SELECT0 G26 35 36 G27 CHIP SELECT1
CHIP SELECT2 G16 37 38 G17 I/O ENABLE
RESERVED N.C 39 40 N.C RESERVED
RESERVED N.C 41 42 N.C RESERVED
RESERVED N.C 43 44 N.C RESERVED
GND 45 46 GND
POWER +15V 47 48 +15V POWER
POWER -15V 49 50 -15V POWER


Raspberry Pi 4B用とバックプレーンです。


PiのGPIOは、かなりランダムは配列なので、バックプレーンとの接続はラッピングワイヤをつかって配線です。



各GPIOのレベルが分かるように、LEDを点灯させえるようにしました。これをつかって配線の確認も行います。


どのコネクタに差し込んでも使えるのがバックプレーンのいいとろですね。


これで、PICOでもRasPiでもつかえるI/O基板の環境が整いました。


ついでに、Pi3Bも　2025.7.30

Pi3Bもバックプレーン基板をとりつけました。


Pi3BもI/O基板が取り付けられるようにしました。


こちらは、連結基板で接続です。こうすれば、Pi5との交換も可能になります。


色々と揃いました。左からPi4B、Pi3B、RP2040(秋月PICOです）。


【備忘録】　2025.10.23

ピン使用の考え方について

GPIO0〜GPIO7 基本的にはホスト（PICO/Pi）からの垂れ流しの出力。
したがってスレーブ（差し込み基板）は入力ピンのみを配置すること。
垂れ流しの出力であることから、このピンの変化でスレーブ側の動作には影響がないようにすること。
すなわちデータストローブ信号などはGPIO8〜GPIO15に配置すること。
ホストを入力ピンとして扱う場合も可ではあるが、スレーブは１個のみ出力可能となることに注意が必要。
GPIO7〜GPIO15 ホスト（PICO/Pi）からの出力。
通常はチップセレクト（CS0〜CS2,CS-ALL）で選択された場合のみ、バッファーを介して出力を得るようにすること。
バッファー出力はチップセレクトがDisableの場合は、出力がNegate状態になるようにプルアップあるいはプルダウンしておくこと。
たとえばクロックピンがアップエッジでデータを入力する場合、クロックピンはプルダウンにしておくこと（CSがDisableになった場合に
LOWレベルになるように）
GPIO16,17 PICOの場合：　UART接続用（GPIO16:TX、GPIO17:RX）
Piの場合：チップセレクト（CS）接続用
GPIO18,19 I2Cデバイス接続用：　GPIO１８：SDA、　GPIO１９：SCL
GPIO20-25 ホスト（PICO/Pi）の入力専用。
 通常はチップセレクト（CS0〜CS2,CS-ALL）で選択された場合のみ、バッファーを介して差し込み基板の入力を得るようにすること。
GPIO26-28(PICO)
GPIO26，27，16（Pi)		 CS0〜CS2
入出力（０〜７）の選択。これにより差し込み基板はバックプレーンをバスとして最大８種類のＩ/Oを接続することが可能。
なお、PICOのバックプレーンではCS=0はWVGA基板に割り当てている。
GPIO29（PICO）
GPIO17(Pi)		 CS-ALL
入出力の許可（Low:active）を行う。CS0〜CS2が、PICO/PiのGPIOがビット毎の変更となることから、
最初にCS-ALL(HIGH)で全てをDisableにしたのちに、CS0〜２を変更し、CS-ALLをEnableに設定する。

CS-ALL:　HIGH　　（I./O　Disable）
CS0〜CS2：LOW/HIGH設定　（０〜７を設定）
CS-ALL:　LOW　（I./O　Enable）


PICOの場合の回路図：　WVGAをCS＝０で使用

pico_commo_base.pdf へのリンク

PSG基板の回路図：CS＝２で使用

pico_psg.pdf へのリンク

（つづく？）