リファレンスデザイン
回路図から micro:bit の設計について学べるだけでなく、micro:bit をベースにした独自のハードウェア製品やプロジェクトを作れるようにしたいと考えています。これは、micro:bit に接続しているすべてのハードウェアを 1 枚の回路基板にまとめることを意味します。
micro:bit プラントモニター
これらすべてのケーブルを 1 枚の基板にまとめましょう！
micro:bit には Bluetooth 無線が搭載されているため、micro:bit のような独自基板を作るのは複雑です。アンテナの調整、適切な共振回路の追加、さらに少数以上を製造したい場合は基板の認証も必要になります。そこで、micro:bit をベースにしたものをより簡単に作れるように、事前認証済みの nRF51 ベースモジュールを使用するこのバージョンの基板を用意しました（詳細は下記の モジュールの選択 を参照してください）。これにより、煩雑な RF の詳細を気にせず、自分のコンポーネントを基板に追加することに集中できます。
さらに、micro:bit には開発ボードとして重要な内蔵プログラマーおよびデバッガーがありますが、固定機能の製品を作るだけであれば、そのコストに見合わない可能性があります。リファレンスデザイン上のプログラマーは簡単に切り出して他の基板の書き込みに使用できるため、1 つのプログラマーで micro:bit ベースのすべての設計を書き込めます。
リファレンスデザインの特長
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micro:bit と 100% バイナリ互換で、同じハードウェア機能をすべて含みます: 3 つのボタン、5x5 ディスプレイ、モーションセンサー)
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SolderPad License 0.51 のもとで公開（Apache-2.0 ベースですが、Open Hardware 向けに調整されています）
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使いやすさのために事前認証済みの nRF51822 モジュール をベースにしています
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不要なものを削ぎ落とせるように、プログラマー回路とデバッガー回路を分離
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標準 2.54mm ピッチコネクターを搭載
- すべての micro:bit エッジコネクターピン用
- KL26 および nRF51822 の書き込み用
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より柔軟に使えるように電源回路を変更し、独立したレギュレーターを搭載
- 追加の電源なしでより多くのコンポーネントを駆動可能
- AAA に加えてリチウムイオンポリマーバッテリーも使用可能（micro:bit では推奨されません）
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Eagle、Altium、KiCad 形式で設計を提供
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コイン電池の接続およびホルダーのオプションあり（ただし、コイン電池が子どもに及ぼす危険には注意してください）
micro:bit 用に書いたコードは、変更なしでリファレンスデザイン上でも実行できます。
micro:bit リファレンスデザイン背面 micro:bit リファレンスデザイン前面
モジュール性
リファレンスデザインは非常にモジュール化された形でレイアウトされているため、これを使う人は必要な部分だけを含むように基板を簡単にカスタマイズできます。
リファレンスデザインはモジュール化されています.
たとえば、拡張機能や LED をすべて使わない非常に小さなものを作りたい場合は、基板の「最小構成サブセット」セクションを利用し、プログラマーを別にすることができます。
モジュールの選択
nRF51822 ベースの Bluetooth 事前認証済みモジュールを提供しているベンダーは複数あります。しかし、micro:bit は nRF51822 のすべてのピンを使用するため、チップの GPIO をすべて外部に引き出しているモジュールしか使用できません。私たちは最初に Raytac MDBT40-256V3 を選択しました。これは Seedstudio のような販売店から入手でき、Adafruit BLE ボードのような製品でも一般的に使われています。
この設計は完全なオープンソースであり、他のモジュールを使ったバリアントや改善に関する pull request を歓迎します。
独自プロジェクトでは、別のモジュールを使うことは正しいピンを配線するだけで済みます。ハードウェアページには詳細なピンマップがあります。同様に、他の一般的なモジュール向けのこのピンマップ文書へのコントリビューションも歓迎します。
Nordic Semiconductor が管理している nRF51822 モジュールの一覧があり、そこから 31 個すべての GPIO が引き出されている任意のモジュールを選べます。エッジコネクター上のすべてのピンを設計で使わず、独自設計向けにソフトウェアを再コンパイルできる場合（たとえば Mbed を使う場合）は、さらに広い範囲の別モジュールを選択できます。
ソフトウェアの立ち上げ
micro:bit とは異なり、あなたのデバイスにはあらかじめ書き込み済みのソフトウェアは入っていません。どちらの MCU にもソフトウェアは入っていないため、デバッガーを使うか、基板の製造業者に書き込みを依頼する必要があります。
KL26 ソフトウェア
インターフェイスファームウェアページで説明しているとおり、KL26 にはブートローダーとメインのインターフェイスプログラムを書き込む必要があります。
これらの両方を含む hex ファイル / イメージはここにあります: hex file
これは MKL26 prog とラベル付けされたヘッダーを使って KL26 に書き込んでください。
KL26 書き込みヘッダー
デバッガーがない場合は、nRF51-DK ボードを以下の構成で J-link デバッガーとして使用できます。
デバッガーとして nRF51-DK を使用する
詳細は このページ を参照してください。
nRF51 ソフトウェア
KL26 への書き込みが完了したら、リファレンスデザイン自体の USB インターフェイスを使って、任意の micro:bit hex ファイルをデバイスに書き込めます。
KL26 回路を含めない構成を選んだ場合は、外部プログラマーと nRF51prog ヘッダーを使用できます。
nRF51 prog ヘッダー
設計と BOM
リファレンスデザインのドキュメントは GitHub で公開されており、回路図、BOM、レイアウトがすべて含まれています。
micro:bit reference design GitHub ページ
リファレンスデザインは micro:bit 本体と同じ IC を使用しているため、ドキュメントの重複を避けるために、詳細は micro:bit ハードウェアページ を参照してください。
設計ソフトウェア
リファレンスデザインは、以下で読み込みおよび使用できる形式で提供されています。
現在、この設計は「Altium First」であり、KiCad および Eagle 形式への変換改善に関する支援や専門知識を歓迎します。
Eagle のインポートに経験があり、Altium / Protel のエクスポート版やライブラリが必要な方には提供可能です。詳しくは この GitHub issue を参照してください。