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2018年5月15日火曜日

自作クローニングケーブルにダイオードが必要な理由

 自作クローニングケーブルを紹介しているBLOG等をいくつか見かけますが、内容に怪しい点があるものがあるので、改めて基本的な考え方を説明します。

 次図はネットで拾ったIC-R6の回路図のCI-Vインターフェイス部分です。CI-Vは1対1のインターフェイスではなく初期のイーサネット(10BASE5)で使われたような多重アクセス/衝突検出(MA/CD)的な考え方で作られており、1本の信号線を共有して数台を並列に接続できるように考えられています。各装置はランダムに送信を行います。当然起こる信号の衝突はソフト的に検出・再送することで解決するように考えられています。
 次図ではCI-V信号はQ503(E-B間)や抵抗(R504)を通じてH(3.3V)にプルアップされているとともに、TXD信号でトランジスタスイッチ(Q504)をONにすることでL(0V)に落とすようになっています。並列に接続された複数台の何れかの1台がLの信号を出せばCI-Vの信号はLになる、いわゆるWired-ORという初期PCのバスに使われていた接続法で、この回路のCI-V信号を並列に何台繋いでも電気的に問題は起きません。

一方、FT232RLなどの一般的なシリアルインターフェイスICの出力(TXD)は次図のQ1とQ2(何れもFET)のように構成され、Q1でH側、Q2でL側に引っ張るようにできています。もちろんQ1とQ2は同時にONにはならず、信号によってどちらかがON、他方がOFFになりHまたはLが出力されます。この回路は並列接続を行うようには考えられていません。
 これとIC-R6とを直接接続したのが次の回路図です。
  IC-R6とクローニングケーブルはそれぞれ独立に信号を出すので、各々がHかLを出すとすれば4通りの組み合わせが考えられます。そのなかで問題になるのはIC-R6がL、クローニングケーブルがHの信号を出そうとするときで、赤点線で示したようにQ1,Q504で構成される電源~接地を直結するルートが構成され過大な電流が流れる可能性があります。この時CI-Vの信号(電圧)は不安定な状態になります。
 私の使っているFT234Xの場合Q1,Q2はFETでドライブ能力は十数mA程度ですがQ504の2SC4738は100mA以上電流が流せるので相対的にQ504が強く、このままでも見かけ上動くかもしれません。一方Q1のドライブ能力が高いICを使うとLでもCI-Vの電圧が十分下がりきらずエラーが多発したり通信できないかもしれません。
   これを防ぐために、次図のようにダイオード(D1)を入れてQ1-Q504の直結ルートを防ぎWired-OR接続に変えます。つまり実質的にQ1が機能しないようにするわけです。またQ2がON時にCI-V信号のLの電圧を低く抑えるためD1には順方向電圧降下の少ないショットキーバリヤーダイオードを使うのが望ましいです。このときQ1の代わりにR1を入れてCI-Vをプルアップしノイズマージンを稼ぎます(無くても動く場合が多いでしょう)。

 
  
このようにすることでCI-Vインターフェイスを正常に機能させることが出来ます。またIC-R6の並列接続にも耐えられるようになります。もし クローニングケーブルを自作したけどエラーが多発する場合や上手く機能しない場合はD1、R1を入れてみてください。
 なおクローニングケーブル側に用いられる電圧ですが、USBからは5Vが供給されますが、RS-232Cに使われる電圧は5Vの場合と3.3Vあるいはその他の電圧が設定できる場合もあります(以前は標準的な5Vがそのまま用いられていましたが現在は3.3Vの場合が多いようです)。一方インターフェイスICのRXDの閾値はC-MOSのように電源電圧の半分の場合とTTLのように1.5V位の場合があります。汎用性という意味では3.3Vであれば両方に対応できます。私の使っているFT232xやFT234XではUSBから供給される5VをIC内部で3.3Vに落として使っているとうです。この場合は出力がC-MOSコンパチ、入力がTTLコンパチでノイズマージンが大きくなります。


 そこで1つ気になるのはR1のプルアップに5Vしか取れない場合でインターフェイスICのRS-232c電源に内部で生成した+3.3Vを使っている場合です。この場合CI-VがHの状態ではQ1には逆方向に電圧がかかることになります。私は自己責任でこのままの状態で使っていますし秋月のFT234Xの基板にはI/O=3.3V(5V tolerant)と書いてありますので問題ないと思います。気になる方はR1に直列に2~3個のシリコンダイオードを入れて電圧を落としてください。あるいはR1は無くても動くかもしれません。

2016年4月30日土曜日

自作クローニングケーブル(作品1)BLOGが消えていました

最初に作った自作クローニングケーブル作成のBLOG(いわゆる作品1)が消えていました。

何かの折に誤って消したと思われますが、内容はこちらにありますのでご参照ください。

2016年4月28日木曜日

自作クローニングケーブル(作品2)

以前秋月で買っておいた「超小型USBシリアル変換モジュール(AE-FT234X)」を使ってクローニングケーブルを作ってみました。

モジュールの大きさは15mm×11mm程度で、マイクロUSBコネクタが付いています。
小さいうえに何かに取付るような構造になっていないので箱に入れる程の事もなく、熱収縮チューブで覆うだけで済みます。

モジュールの他に必要な物はプルアップ用の抵抗1個(手持ちの12KΩを使った)とワイヤードOR用のショットキーダイオード、後は3Pプラグと線材のみ。

 表はこんな感じで、RXDからTXD向きにダイオードを入れてます。シールド線がCI-Vの信号です。

 裏面はこんな感じで+5VとRXDの間にプルアップ抵抗を入れています。

 組み上がった全体はこうなっています。オスの3PプラグはIC-R6のイヤホンジャックに入れます。3Pのジャックはステレオ用イヤホンジャックです。

モジュールを熱収縮チューブで覆いましたが、USBでコンピュータと接続すると点灯した青色LEDの光が透けて見えます。

クローニングケーブルとしての動作に問題は無く、普通に使えます。

なおダイオードやプルアップ抵抗が必要な理由は ⇒ こちら

2015年11月15日日曜日

自作クローニングケーブルの改修

 IC-R6クローニングケーブルの自作については、次のURLに書いているが、
 
ICOM IC-R6用クローニングケーブル(USBタイプ)自作

 最初、回路図のダイオードD1にはジャンクの基板から外した1S1588と思われるシリコンダイオードを使っていた。今年のハムフェアでショットキーダイオードを入手したので、 順方向電圧降下の影響がどれほどか試してみた。

 使ったのはROHMのRB441Q-40という10個120円で手に入れたこんなダイオード。

 次の波形はX軸が10ms/DIV、Y軸は2V/DIVで観測。中程の一点鎖線はオシロのトリガーレベルを表している。左のパルス列(Inquiry)が自作クローニングケーブルの送信データ、右のパルス列(Response)がIC-R6からの応答。問い合わせ終了から12ms位で応答を返し始めている。また1回の問い合わせ~回答全体は30msかかっている。

 このシリコンダイオードを使ったときの波形を見ると送信データの0レベルがシリコンダイオードの順方向電圧降下分の0.7V位浮いており、その分閾値(1.3V)までのノイズマージンが半分程度に下がっている。 
一方D1をショットキーダイオードに変えるとこうなり、0レベルが順方向電圧降下の0.2V以下に下がっており、1V程度のマージンが確保されていることがわかる。