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Smart-USB Plus製品
 Smart-USB Plus(TM)ファミリ   各種機器への組込が得意です.
特長 | システム概要 | ハードウェア構成 | ソフトウェア構成 | FPGA開発環境 | 製品構成 | 資料 | ボードオプション | 製品問い合わせ

特長

小型ボードに高性能と柔軟性をパッケージング

  • かんたんに使えるUSB2.0インタフェースとアルテラFPGAにより、システム開発期間を短縮します.
  • USBデバイスドライバ、制御ソフト(オープンソース)、FPGAのサンプル回路(HDL記述)を標準添付.
    導入してから短時間で使いこなせるようになります.

組込用途に最適

  • 名刺サイズの基板に、高性能I/Oコネクタを搭載.
    外部基板との接続には、シングルエンドや差動信号で接続.
  • お客様の最終製品にロイヤリティーフリーで組込めるので、小ロット、多品種、短納期のシステム開発に最適です.
  • ユーザI/O電圧を可変(1.2V〜3.3V)、混在も可能です.
    LVDSなどの差動信号にも対応.
  • AD変換ボード「ADD-16B8」と組み合わせれば、USBでアナログデータ収集がすぐにできます.

USB2.0インタフェースでFPGAコンフィグ、データ収集/生成、
  FPGAのI/Oピン制御などが簡単にできます.

 
 
 

CX-Card4 外観
Qsysツールによる簡単回路設計

システム概要

組込に適した小型基板で提供
名刺サイズの小型基板に FPGA (Cyclone4E)とUSB2.0、SRAMを搭載し、外部基板との接続にはハイスピード・コネクタを採用して、高品質な信号の入出力ができます.

アルテラ Cyclone4E デバイスは、汎用ロジック設計向けに開発されたFPGAなので、様々なユーザ仕様に対応できます.CX-Card4にはFPGA型番の異なる、2機種の製品をリリースしています.

フレキシブルで高品質な接続性能
外部システム(基板)と接続するには、ハイスピード・コネクタにより、信号品質に影響を与えません. コネクタ収容するすべての配線に対して50Ωのインピーダンス・マッチングを行っているので、他のボードシステムと接続した際のシグナルインテグリティを向上し、ボード接続によるシステム性能の低下を防ぎます(右図の「HighSpped Connector」部分です).

FPGA-IO電圧を1.2V〜3.3Vまで可変できるほか、LVDSやRSDSの差動信号にも対応するので、画像処理や通信処理などに適用できます. 

IO電圧は、3グループ設定できるので、3.3V、2.5V、1.2Vなどの異なるIO電圧を3系統混在して運用することができます

外部メモリ
FPGAから制御できる非同期SRAM (1M x8bit) を搭載し、FPGA内蔵メモリと連携したデータ処理が可能です. オプションで 不揮発性のSRAM (MRAM 4Mbit) に変更することもできます(お問い合わせください).

オプションボード
オプションボードの「Card-UNIV2」を接続すると、 2.54mmピッチコネクタに変換することができます(1個の高速コネクタを30ピンMILコネクタ4個に変換できます).
簡単な回路の追加やMIL系コネクタ接続、汎用のユニバーサル基板を追加接続することも可能です.

つながりやすさと高性能を両立
各種計測・制御システム、治具などを設計するときに、このCX-Card4の採用をご検討下さい. システムの小型化に貢献し、USB2.0によるPCインタフェースを簡単に実現できます.
USBの実効データ転送レートは、PC仕様に依存しますが、平均して約40Mバイト/秒の転送レートを実現することができます.

【システム拡張例】
データロガー、画像処理、パネル表示などの拡張例があります.
USBを熟知した弊社が提供するデザインサービスをご利用ください.

<用途>
・産業機器へのUSB2.0-IF機能
・生産ラインでの製品検査治具
・ADコンバータ、DAコンバータ基板と接続したデータ生成・収集
・画像処理
・ASIC/IP評価システム
・USBを利用したデータ収集システム
・PCから制御する検査システム

【参考】
すぐにわかるSmart-USB Plus製品の使いやすさ

 
 
<CX-Card4 ボード ブロック図>


< CX-Card4 裏面 >
赤枠で示すコネクタにより外部基板と接続します.


 

 

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ハードウェア構成
基板サイズ/基板重量 W91 x H55 (mm) PbFree仕様  /  35g (本体のみ)
FPGA

アルテラ社製 Cyclone4Eシリーズ(論理50万〜70万ゲート相当) 
内蔵メモリアクセス速度 274MHz

HDLコーディング不要のサンプル回路を無償提供(Quartus2 Qsys用ライブラリを提供)
USB経由で瞬時にFPGAのコンフィグができます.

USBコントローラ サイプレス社製 CY7C68013A (FX2デバイス) 
サポートPLD アルテラ社製 MAXIIシリーズ :USB経由でFPGAコンフィグを実施するためのICです.
ユーザがカスタマイズすることはできません.
コンフィグROM EPCS16 (16Mbit) :アルテラ製USB Blasterを使ってJTAG経由でプログラムできます.
外部メモリ 非同期SRAM 8Mbit 
AS7C38096A-10TIN (1M x8bit アクセス速度 10 ns)Alliance Memory社製 
電源

単一5V外部給電 : USBバス給電(500mA/5V)で動作できます.

FPGA未コンフィグでUSB接続時の消費電流: 172mA/5V (CX-Card4/55C7の場合)

突入電流 : 約178mA/5V (CX-Card4/55C7の場合)

FPGAコア電源:3A/1.2V (固定)
FPGA I/Oバンクの一部、USB、SRAM用電源:3A/3.3V (固定)
FPGA PLL用電源:700mA/2.5V(固定)
FPGA I/Oバンク用 3系統 :各 1A/(1.2V〜3.3V可変)

電源ポート

* DCジャック (φ1.3 センター+):専用電源別売、  
* 2極コネクタ (S/N:605039以降、JST社 S2B-EH(LF)(SN) に変更しています)

USBポート Mini-B タイプコネクタ 
シリアルポート * RS-232 1ch (ヒロセ電機:DF14シリーズコネクタ 5pin: コネクタ変換用ケーブル添付)
* I2C 1ch (2.54mmピッチ、1列3ピン、3.3V仕様 :コネクタ未実装)
高速ユーザI/O 200本 (1.2V〜3.3V インタフェース、クロック入力6本、クロック出力2本含む) :
Samtec社製 QSH-060-01-L-D-Aコネクタに収容、 50Ωインピーダンス整合済み.
差動信号(データ) 最大24ch利用可能.
FPGA I/Oバンクと共通のVCCIO(1.2V〜3.3V)と5Vを外部のボードに給電することができます.
3つのI/Oバンクを独立して電圧設定ができます.
参考:http://www.smartusb.info/article.php/ext_power
拡張コネクタ * 外部コンフィグ専用ポート(外部FPGAをPSコンフィグするポートです) .
* 外部JTAG専用ポート(外部のJTAGポートと接続してチェイン化できます).
水晶発振器 48MHz(オンチップPLLで可変可能)搭載、予備搭載エリア3個 
(エプソントヨコム SG8002CE 3.2x2.5mmフットプリント) 

ソフトウェア構成
USBインタフェース

USB2.0仕様準拠(480Mbps HighSpeed :USBコントロール/バルク転送対応) 
(USB1.1(Full Speed)ポート、またはUSB2.0(Full Speed)ポートで動作します)

バイナリレベルですべてのデータを提供しています.
USBプロトコルに関する専用関数を提供しているので、ユーザ独自のアプリケーションを容易に構築できます.

・デバイスドライバ
・DLL
・ファームウエア (ボード上のEEPROMにプログラム済み)
  最新版 "0202"('12.3.1更新) 更新履歴
・アプリケーションソフト(オープンソース)

対応PC

・ Windows 7 / 8 対応DOS/V機 (新しい制御ソフトウエア RefApp7にて対応)
・ Linux(Ubuntu8.10、openSUSE11.1rc1)  libusb0.1.12対応
・ Solaris10 対応

制御ソフトウエア

・ GUIベースの制御アプリケーション(RefApp7.exe)を標準添付しています.
・ オープンソースのソフトウエアなので、カスタマイズも容易です.
・ インターネットから常に最新の制御ソフトを入手可能できます (要 ユーザ登録).

制御ソフトウエアの機能は、こちらをご覧ください

LabVIEWサンプルプロジェクトを無償提供しています.
NI社のLabVIEW環境から制御できます.
LabVIEWで作成したリファレンス制御ソフトRefAppLV.exeを利用できます.

・ VB2010 Express用やExcel VBA用の制御ソフトウエアを無償提供しています.


FPGA開発環境
アルテラWebサイトから無償の "Quartus Prime Lite edition" をダウンロードし利用できます. 

製品構成
CX-Card4/40C7

 50万ゲート相当  (標準在庫) 通常価格:\87,000 (税別)
EP4CE40F23C7N搭載 (LE数:39K、内蔵メモリ:1.1 Mbit、マルチプライヤ:116個、PLL:4個)
手軽にFPGAを使えます.

CX-Card4/55C7

 70万ゲート相当   (標準在庫) 通常価格:\95,000 (税別)
EP4CE55F23C7N搭載 (LE数:55K、内蔵メモリ:2.3 Mbit、マルチプライヤ:154個、PLL:4個)
内蔵メモリが豊富なFPGAを搭載したモデルです.デュアルポート・メモリ等を実装するのに便利です.

CX-Card4/40C7M CX-Card4/40C7の非同期SRAMを4MbitのMRAMに置き換えたモデルです.受注生産.
MRAM(Everspin MR2A08AYS35), アクセス速度35ns  通常価格\90,000(税別)

ボード付属品:ソフトウエアやハードウエア情報を収録したCD-ROM 1枚、USBケーブル 1本、外部給電用コネクタハウジング 1個.
ACアダプタは添付していません.ACアダプタで外部給電する場合は、オプションのACアダプタを一緒に購入してください.

セット構成
CX-Card4/40AD 「CX-Card4/40C7」・「ADD-16B8」・「Card4-AC」を組み合わせたセット構成です.
セット価格:\185,000(税別)(標準在庫
8chのアナログ信号収集、信号処理がすぐに始められます.
CX-Card4/55AD 「CX-Card4/55C7」・「ADD-16B8」・「Card4-AC」を組み合わせたセット構成です.
セット価格:\193,000(税別)(標準在庫
8chのアナログ信号収集、信号処理がすぐに始められます.
CX-Card4/ST

「CX-Card4/40C7」と「Card-UNIV2」、「Card4-AC」のセット構成です.
セット価格:\98,000(税別)(標準在庫
オリジナルの計測機器開発やセンサデータ収集・制御など、このセットですぐにシステム設計が始められます. 

 


資料
技術データベース

・ Smart-USBPlus製品ページ 
・ 1台のPCで複数台のボードを制御する方法

ボード仕様書

CX-Card4ボード仕様 (ver2.0 : PDF 407KB)

ボードカタログ A4 片面 PDF:2.9MB
他製品との機能比較資料 製品比較表 (ver7: PDF164KB)
アプリケーションノート

SUA003 :USB2.0インタフェースプロトコル概要(PDF:200KB)
SUA004 :USBデータ転送レートの向上対策 (PDF:216KB)
SUA005 :1Wordデータ転送方式 (PDF:935KB)
SUA006 :GPIF-AVALONブリッジ回路 (PDF:1.8MB)
SUA011 :レジスタ・アクセスの拡張機能 (PDF:680KB)

関連するサンプル回路についてはこのページを参照してください。

USB関連資料 Smart-USB製品の概要(pps)、 Smart-USB製品の概要(PDF)

ボードオプション

ADD-16B8
ADD-16B8
 
<8ch AD変換ボード>

型番 < ADD-16B8 > CX-Card4と同時購入価格: \98,000(税別)

CX-Card4に接続して8chのアナログ信号を同時にAD変換し収集できます.
アナログ入力段に8-1マルチプレクサや等の回路を追加すれば、 64chのアナログ信号収集が可能です.
Card-UNIV3をスタックして、5V-IOを同時に制御できます.

CX-Card4からは各ADチャネルをSPI(Max.75MHz)で制御します.


 

Card-UNIV2
Card-UNIV2
 
<CX-Card4用ユニバーサル基板>

型番 < Card-UNIV2 > 価格: \20,000 (税別)

CX-Card4のハイスピードコネクタ 2個を 2.54mmピッチの30pinMILコネクタ 8個に変換できます。 この他、4桁-7セグ、8bit-LED、4極DipSW、4bit-タクトスイッチを装備し、ユニバーサルエリアで簡単な回路を構成することができます。 30ピンコネクタの内1個は、7セグ、SW、LED配線と共通です。

2.54mmピッチの他に、電源ポートなどを実装できる5.08mmピッチのエリアと、2.0mmピッチのコネクタなどを実装できるエリアがあります。

※30ピンコネクタにより、市販のユニバーサルボードを追加接続できます

画像にカーソルを載せると、CX-Card4が接続したイメージになります。


Card-UNIV3


<CX-Card4+Card-UNIV3+Card-UNIV2構成>
 
<コネクタ変換ボード 3 >

5V-CMOSインタフェースが求められるシステム開発に最適です.
CX-Card4のハイスピードコネクタ 2個を 2.54mmピッチの30pin MILコネクタ 2個に変換します. FPGAの48本のI/Oを5V対応のI/Oに変換することができます(5V振幅対応).FPGAのI/OをTI社のTXB0108デバイスを経由してコネクタに接続しています(オープンドレイン設定はできません、外部スイッチ等プルアップ/ダウン抵抗を利用するアプリケーションには適していません).

データレートは最大100Mbps(FPGA側I/O電圧=2.5V以上の場合)

CX-Card4にこのボードを接続しても、さらにCard-UNIV2ボードに接続することができます.左下の写真では上のボードから CX-Card4、Card-UNIV3、Card-UNIV2を接続しています.この場合、Card-UNIV2の30ピンコネクタ2個と、Card-UNIV3の30ピンコネクタ2個が共通の配線になります.

ボードに30pinコネクタは付属していません.ハンダ面にも部品面にもコネクタ(オスまたはメス)を実装できます.

型番 < Card-UNIV3 > 価格: \12,000 (税別)

基板サイズ:W91 x H65 (mm)


 

専用電源
 
<CX-Card4用ACアダプタ>

このACアダプタのプラグ径はφ2.1です。CX-Card4のDCジャック径はφ1.3なので、 φ2.1→φ1.3変換プラグ付きです。ACアダプタ使用時には、この変換プラグを装着してCX-Card4に給電してください。  

ACアダプタのプラグφ2.1は一般的な大きさなので、誤って12V9VのACアダプタを接続してボードの破損につながる場合があります。CX-Card4では、このような事故を防ぐためにDCジャックを小さくし、電源供給時の注意喚起となるように設計しています。

在庫状況により、5V、2.3AタイプのACアダプタ または 5V/2AタイプのACアダプタになります。

型番 < Card4-AC > 価格:\1,000 (税別)

 
5V/2AのACアダプタ
 

開発リスクの少ない、高品質な設計ができます。

短納期・低コストが実現できます。

 
PSI デザインサービス

CX-Card4をベースに、自由にボードをカスタマイズできる「ボードカスタマイズ・デザインサービス」と、 CX-Card4の子基板としてユーザアプリケーションに特化した個別のボード(子基板)を製作したり、FPGA設計や制御ソフトウエア設計に対応する「プラットフォーム・デザインサービス」を提供しています。

 
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