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Arduino UNO R4 Minima 互換ロボット用マイコンボードの製作 Ⅱ
目次
・はじめに
・マイコンボードの仕様
・マイコンボードへのファームウエア書込み方法
・マイコンボードをUSBシリアルデバイスとして認識させる方法
・回路図・パターン図・基板発注用データ
はじめに
R7FA4M1AB3CFMが1個購入ができるようになったので、自作も手軽になりました。
約1,800円で製作できるので、オリジナル(3,400円程度)を購入するより経済的です。
ロボットに組み込むマイコンボードは、コンパクトかつ各ポートに電源・GNDが用意された3ピンコネクタがあるものが欲しいので、Arduino UNO R4 Minima互換マイコンボードを基板発注を前提に作ることにしました。
マイコンボードの仕様
サッカーロボットなど、Ni-MHバッテリーやLi-Feバッテリーなどを用いたパワフルな4軸駆動を想定。
バッテリー保護回路の製作(外形寸法32×50mm)|あるちざんラボ (note.com)
このバッテリー保護回路との組合せ使用を想定して外形寸法とネジ間隔は合わせてあります。
![](https://assets.st-note.com/img/1703955863970-vP1EUbnaGl.jpg?width=800)
ラジコン用のESCを使う場合に困るのが、3ピンコネクタの真ん中から6Vが給電される事です。
そこで、マイコンボードはESC用のピンヘッダー4ch分の真ん中のピンを未接続にしてあります。
サーボモーターやセンサーを使用するなど5V供給が必要な場合は半田ジャンパーをショートすれば5V電源に接続できます。
LDOには5V・800mAを供給可能NJM2845を用いています。
・ArduinoUNO R4互換 XHコネクタ仕様
・USB-Type-C(AE-USB2.0-TYPE-C-5077CR)
・XHコネクタ(バッテリー接続)
・5V 800mA LDO
・ESC用ピンヘッダー ×4 (D0,D1,D8,D9 5V電源は未接続)
※ラジコン用ESCは受信機に6V供給する仕様の為、5Vとは絶縁
・汎用 (D2,D3,D4,D5,D6,D7)
・STARTスイッチ (D10)
・デバッグ用LED(D11,D12,D13)
・アナログ/汎用 (A0,A1,A2,A3)
・IIC ×1 (A4,A5)
この仕様にて、ロボットとUSBコネクタの位置関係が自由に変更できるように50×50mmの正方形基板に設計したのがこれ ↓ です。
![](https://assets.st-note.com/img/1703956908479-gts1mq866u.png?width=800)
XHコネクタは、ダイセン電子工業製 "TJ3" 用のセンサを使えるように、ピンアサインを合わせてあります。
![](https://assets.st-note.com/img/1703984801523-S006khche0.png?width=800)
マイコンボードへのファームウエア書込み方法
R7FA4M1AB3CFMへのArduinoUNO R4ファームウエアの書込みには以下のツールが必要です。
〇 Renesas Flash Programar V3.13.00 (2023/12/30現在)
〇 Arduino IDE 2.21 (2023/12/30現在)
これらがインストールできている前提にて書込み方法を説明します。
先ずファームウエアを入手します。
以下URLにて”Code”→”Download ZIP”をクリックしてダウンロード
GitHub - arduino/ArduinoCore-renesas
![](https://assets.st-note.com/img/1703957008875-0L3kDrYnDz.jpg?width=800)
ダウンロードファイルを解凍すると、以下の場所にファームウエア ”dfu_minima.hex”があります。
![](https://assets.st-note.com/img/1703957008608-qXBRr58sbT.jpg?width=800)
書込みを行うにはマイコンボードの半田ジャンパー(下図の赤丸部分)をショートしておく必要がありあます。
![](https://assets.st-note.com/img/1703957005763-Cg89aQMHVO.png?width=800)
Renesas Flash Programarを起動し、”ファイル”→”新しいプロジェクトの作成”をクリックすると下図の画面が開くので、マイクロコントローラをRAに指定して、プロジェクト名を付けます。
![](https://assets.st-note.com/img/1703957002240-jIC03duKeN.png?width=800)
”ツール”を”COM port”に指定し、マイコンボードをUSBケーブルでPCに繋げます。
接続が完了したらマイコンボードのリセットボタンを押します。
PCがマイコンボードをUSBデバイスとして認識したら、Renesas Flash Programarの”接続”をクリックします。
以下の画面がでればOKです。
![](https://assets.st-note.com/img/1703957000949-bSxH5XGx76.png?width=800)
”ファイルの追加と削除”をクリックすると以下の画面になります。
”ファイルを追加”をクリックして、前述の”dfu_minima.hex”を指定します。
![](https://assets.st-note.com/img/1703957001231-MhvOOC5MD0.png?width=800)
指定ができたら”OK”をクリックします。
![](https://assets.st-note.com/img/1703957001883-cJfJNEnKHf.png?width=800)
”スタート”をクリックすると、ファームウエアの書込みが始まります。
![](https://assets.st-note.com/img/1703957002533-9Nl8lbbRrT.png?width=800)
以下のように緑色で”正常終了”が表示されれば書込み完了です。
![](https://assets.st-note.com/img/1703957008581-ZqKZ42TUAF.jpg?width=800)
半田ジャンパー(下図の赤丸部分)をオープンにします。
以降、この半田ジャンパーは使用する事はありません。
![](https://assets.st-note.com/img/1703957008239-0XHy0i8F71.png?width=800)
マイコンボードをUSBシリアルデバイスとして認識させる方法
半田ジャンパーをオープンにしたマイコンボードをPCに接続します。
Arduino IDE 2.21を起動します。
以下の様にBoard選択を”Arduino UNO R4 Minima”にします。
![](https://assets.st-note.com/img/1703957001639-TVzaN1mOpn.png?width=800)
プログラムは空っぽでも良いので、”Upload”をクリックします。
![](https://assets.st-note.com/img/1703957000892-F2uRN6PrfZ.png?width=800)
Uploadが始まります。
![](https://assets.st-note.com/img/1703957004177-b0xRnXFbCE.png?width=800)
これで、USBシリアルデバイスとしてPCに認識されます。
これ以降は、Arduino IDE 1.8.xxでも使用可能です。
回路図・パターン図・基板発注用データ
※返金不可設定になっておりますので、ご注意ください。
有料部分では、以下のデータがダウンロードできます。
・Eagle 9.x用 回路図 パターン図 データ
ArduinoUNO4_Reg2.sch
ArduinoUNO4_Reg2.brd
・Fusion360用 回路図 パターン図 3D データ
ArduinoUNO4_Reg2 v50.f3z
・基板発注用 ガーバーデータ
ArduinoUNO4_Reg2 v49_2023-12-30.zip
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