micro:bit 開発者ドキュメント 日本語版

概要

このページでは、micro:bit の回路図と部品表（Bill of Materials）について説明します。これらには、micro:bit の電気的接続と使用されているコンポーネントが示されています。

micro:bit V1.3 および V1.5 の回路図は、BBC の micro:bit hardware repository から入手できます。

micro:bit V2 の回路図は、Micro:bit Educational Foundation の microbit-v2-hardware repository から入手できます。

micro:bit をベースに独自のものを作ろうとしている場合は、無線モジュールをベースにしており、独自のコンポーネントを追加するためのスペースがレイアウト上に用意されている ‘Reference Design’ を使用する方がよいかもしれません。

回路図と BOM

• V1.3 Schematic
  • V1.5 BOM
• V1.5 Schematic
  • V1.5 BOM
• V2.0 Schematic
  • V2.0 BOM
• V2.2
  • V2.2 BOM

V2 ピンマップ

以下は nRF52833 のピンマップと割り当てです。詳細については、micro:bit V2 の schematic を参照してください。

*: これらの名前は回路図の命名規則に従っており、対象 MCU ではなくインターフェイスの視点からラベル付けされています。したがって、UART_INT_TX は MCU の RX ピンに対応し、UART_INT_RX は MCU の TX ピンに対応します。

主な機能

以下では、micro:bit 向けのソフトウェアを実装する人、micro:bit とインターフェイスする人、または micro:bit 用の拡張ボードを設計する人にとって有用な、ハードウェアに関するいくつかの詳細を抜粋しています。

LEDS

LED マトリクスは物理的には 5x5 として配置されています。V2 ボードではこれは 5x5 のマトリクスとして実装されていますが、V1 では 9x3 のスキャンマトリクス（つまり 9 列 x 3 行）として実装されています。Row 2 Col 8 と Row 2 Col 9 は使用されていません。

LED マトリクスは、アプリケーションプロセッサのソフトウェアによって生成される高速マルチプレクスで駆動されます。 このソフトウェアは、光センサー機能を実装するために LED の Row ピンと Col ピンも使用するため、ボードのリビジョンによって感度に違いが見られる場合があります。 一部の Column はエッジコネクターに出ているため、追加の GPIO ピンを使用したい場合は、ソフトウェアでディスプレイを無効にする必要があります。

インターフェイス

Interface シートには、KL26V1 / KL27V2.0 / nRF52V2.2 プロセッサが示されています。これは Arm プロセッサを搭載した NXP または Nordic のマイクロコントローラーで、USB コネクター向けの USB プロトコルを実装します。これにより、ドラッグアンドドロップインターフェイスを使用して、アプリケーションプロセッサにコードをロードする方法が提供されます。

このプロセッサ上の USB プロトコルハンドラーは、ドラッグアンドドロップによるコード読み込みインターフェイスを提供するために、Mass Storage Class デバイスを実装しています。また、USB 経由でシリアルポートインターフェイスを使用できるようにする Connected Device Class も提供します。 インターフェイスプロセッサーは、micro:bit のエッジコネクタ上の GPIO ピンには一切接続されていません。

センサー

micro:bit には、加速度計と磁力計を内蔵した複合モーションセンサー IC が 1 つ搭載されています。加速度計は 3 軸の加速度を測定し、磁力計はコンパスとしても磁場検出器としても使用できます。

このデバイスはアプリケーションプロセッサーの I2C バス に接続されており、V1 リビジョンでは、この I2C バスは共有されており、エッジコネクタ上の 2 本のピンにも接続されています。I2C プルアップ抵抗は基板にあらかじめ実装されています。

V2 では、モーションセンサーと KL27 用に、アプリケーションプロセッサーへ向かう共通のオープンドレイン・アクティブローの割り込み信号（COMBINED_SENSOR_INT）があります。どのデバイスもこの信号をアサートできるため、アプリケーションプロセッサーは発生源を特定するために個々のデバイスを問い合わせる必要があります。

磁力計はアプリケーションプロセッサー向けに 1 つのプロセッサー割り込みを生成でき、加速度計は V1 では 2 種類の異なるプロセッサー割り込みを、V2 では 1 つだけ生成できます。

なお、この IC の物理的な向きは、計算において特定の物理的向きを前提としているアプリケーションプロセッサー内のドライバーコードとのバイナリ互換性にとって重要です。

電源

micro:bit への電源供給は、USB、バッテリーコネクタ、エッジコネクタ上の 3V パッドという 3 つの供給元から行えます。

V1 のみ、インターフェイスプロセッサーには、USB 電圧を micro:bit の他の部分へ給電するのに適した 3.3V に降圧するオンチップレギュレーターが内蔵されています。micro:bit V2 には専用のオンボードレギュレーターが搭載されています。

これらのレギュレーターの定格は 120mAV1 / 300mAV2 で、アクセサリーに利用できる電流は 90mAV1 / 190mAV2 です。

USB コネクタ上に現れる可能性のある ESD スパイクや規定範囲外の電圧を抑制するために、TVS デバイスが実装されています。

電源供給元の切り替えには、低 Vf ダイオード（この場合は最大約 0.23V）が使用されています。このダイオードにより、ある供給元から別の供給元への逆給電を防止します。

エッジコネクタ上の 3V パッドから micro:bit に給電する場合は注意が必要です。というのも、そのパッドからの配線は基板上の IC に直接接続されているためです。各 IC が許容できる最大電圧については、該当する IC のデータシートを確認してください。

アプリケーションプロセッサー

メインのアプリケーションプロセッサーは、ランタイムコードとユーザーコードの両方を、単一のバイナリイメージとして実行します。

コードはインターフェイスプロセッサー経由でこのプロセッサーにロードされます。

USB シリアル経由の通信はインターフェイスプロセッサーを介して行われます。

エッジコネクタ 上のすべての GPIO ピンは、このアプリケーションプロセッサーによって制御されます。

すべての Bluetooth 機能は、このプロセッサーにロードされた SoftDevice スタックによって提供されます。

nRF52V2 には、P0.09(NFC1) と P0.10(NFC2) 上に追加の NFC 機能があります。これはデフォルトでは無効ですが、nRF5SDK を使用して設定できます。

エッジコネクタ

エッジコネクタは、micro:bit に接続される外部コンポーネントへの主要なインターフェイスです。

このインターフェイスには、デジタル、アナログ、タッチ、PWM、およびシリアル通信の各種インターフェイスがあります。

P0 P1 P2 および logoV2 には 10MΩ の弱いプルアップ抵抗が実装されており、タッチセンシングモードで使用されます。このモードでは、これらの抵抗が電源への弱いプルアップを提供し、デフォルトで high 入力になります。ユーザーが GND パッドに触れると、ピンは 0V 側へ引き下げられ、low 入力になります。非タッチモードでは、これらのパッドにはソフトウェアでより強い内部プルダウンが有効化されるため、未接続時のデフォルト入力状態は ‘low’ です。

3V パッドと GND パッドの両側にはガードピンが設けられており、ワニ口クリップによる短絡が原因で誤入力が発生し、デバイスの機能が損なわれることを防ぎます。

5 つの丸いリングパッドは、それぞれ表面と裏面の両方が電気的に接続されています。

いくつかのピンには micro:bit で使用するための代替割り当て機能があり、その多くはソフトウェアで無効化して、より多くの汎用 IO ピンとして利用できます。

V2 の基板リビジョンでは、ワニ口クリップやワイヤーなどを接続しやすくするために、切り欠き付きのエッジコネクタを採用しています。これは、エッジコネクタソケットを持つ周辺機器との互換性には影響しません。

寸法

基板の具体的な寸法は次のとおりです:

• 51.60mm(幅) 42.00mm(高さ) 11.65mm(奥行き)
• JST コネクタの基板からの高さ 5.50mm
• ボタンの基板からの高さ 4.55mm
• V2 スピーカーの基板からの高さ 3.00mm

組立図

以下の V2 リビジョンの画像は、Avid が提供する micro:bit V2 組立図 から引用したものです。

micro:bit 組立図 前面

テストポイントマップ

デバイスの背面図は、テストポイントを強調表示し、その目的を説明するように加工されています。

micro:bit 組立図 背面

露出しているテストポイント

被覆されたテストポイント（テストポイントにアクセスするにはソルダーマスクを除去する必要があります）

詳細情報

• micro:bit V2 組立図

• KL27 データシート

• KL26 データシート

• nRF52833 データシート

• nRF51822 データシート

• LSM303AGR データシート

• FXOS8700 データシート

• MAG3110 データシート

• MMA8653FC データシート

• PRT5xx データシート

• BAT60A データシート

• CON1 データシート

• SWD インターフェイス

• USB マスストレージクラス

• USB 通信デバイスクラス