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Smart-USB Plus製品

 Smart-USB Plus(TM)ファミリ   FPGAボードなのにマイコンボードとしても使える

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

18chのADコンバータを搭載して、データ収集がかんたん

  • 18ch 1Msps 12bitADコンバータとUSB2.0で、かんたんにアナログデータ収集ができます.
  • 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.
  • 無償のNios2e CPUコアを利用したマイコンシステムを構成できます.

名刺の半分のサイズで機器への組込が容易です

  • 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) LVDSなどの差動信号にも対応.
  • アナログフロントエンド・ボード「AFE-18」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.

 
 
 

mxcard 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
名刺の1/2サイズに相当する小型基板に アルテラFPGA MAX10 と USB2.0、FRAM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 MAX10 は、ADコンバータを内蔵した汎用ロジック設計向けに開発されたFPGAなので、様々な要求仕様に対応できます.

フレキシブルで高品質な接続性能
外部システム(拡張基板)との接続は、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は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場合でもシグナルインテグリティを向上し、コネクタ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電圧は 1.2V〜3.3V可変、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、計測処理などに適用できます. 

外部メモリ
FPGAから制御できるシリアルFeRAM (不揮発性の疑似SRAM 256Kbit) 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.パラメータ等の小規模データをFeRAMに格納すれば、デジタルポテンショメータの様な使い方も可能です.

オプションボード
オプションボードの「AFE-18」を接続すると、 最大10Vp-pのシングルエンドまたは20Vp-pの差動アナログ信号を扱うことができます.この他に、デジタルI/Oピンを2.54mmピッチコネクタに変換することができます.

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mxcard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>
・計測・制御システム
・ 産業機器へのUSB2.0-IF機能
・生産ラインでの製品検査治具
・USBを利用したデータ収集システム
・PCから制御する自動検査システム
・マイコンの置き換え

【参考】
すぐにわかるSmart-USB Plus製品の使いやすさ

 
mxcard ブロック図


< mxcard 裏面 >
青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 W45 x H55 (mm) PbFree仕様  (本体のみ)
FPGA アルテラ社製 MAX10シリーズ
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FPGAのコンフィグができます(※専用ユーティリティソフト).
USBコントローラ サイプレス社製 CY7C68013A (FX2デバイス) 
外部メモリ シリアル FeRAM (256Kbit、SPI仕様) MB85RS256B 33MHzアクセス
プログラマブル計装アンプ

SmartAnalogチップ(RAA730301CFP) SPI仕様
1ch分の計装アンプとして利用できます.制御方法についてはこちらをご覧下さい.

電源

単一5V外部給電 : USBバス給電(500mA/5V)で動作できます.

ボードの消費電流は100mA以下です.

JTAGポート 1.27mmピッチ 10pinコネクタ仕様(2.5V)
アルテラUSB Blasterを使用する際にはコネクタ変換基板が必要です.(オプションとして提供)
Ex.t JTAGポート 2.54mmピッチ 5pinコネクタ仕様(2.5V) 
外部のFPGA等をプログラムするために、チェイン化ができます.
USBポート micro-B タイプコネクタ  (USB2.0 High Speed対応)
高速ユーザI/O
(ディジタル系)
74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 120pin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20ch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.
アナログ入力 ディジタル系I/Oと同じコネクタに収容.18本と2.5V-Vrefピン1本.(2.5V仕様)
リファレンス電圧 MAX10デバイス(ADCコア)用 2.5V Vrefです.
オペアンプにより、120pinコネクタにも出力しているので、ボード外部での利用ができます.
GPIO 2.54mmピッチ 10pinコネクタ仕様(3.3V固定)
FPGA I/Oを8本、3.3V、GNDを収容.
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2個 
(例: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(High 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
・アプリケーションソフト(オープンソース)

対応PC

・ Windows 7 / 8 /10 対応 (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

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
アルテラのWebサイトから無償のツール"QuartusPrime Lite Edition"を利用できます.

製品構成
mxcard/08c8

通常価格:\52,000 (税別)
10M08DAF256C8G搭載 (ADコア 1個、LE数8K、内蔵メモリ378Kb、ユーザF-ROM1,376Kb) 

mxcard/25c8

通常価格:\69,000 (税別)
10M25DAF256C8G搭載 (ADコア 2個、LE数25K、内蔵メモリ675Kb、ユーザF-ROM3,200Kb)

mxcard/50c8 通常価格:\95,000 (税別)
10M50DAF256C8G搭載 (ADコア 2個、LE数50K、内蔵メモリ1,638Kb、ユーザF-ROM5,888Kb)

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

 ※搭載するFPGAのスピードグレードやロジックエレメントサイズを変更することもできます.詳細はお問い合わせ下さい.


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

mxcardボード仕様書(PDF:1.4MB)
AFE-18オプションボード仕様書(PDF:1MB)

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

AFE-18
18chアナログフロントエンド
 
<18ch アナログフロントエンド・ボード>

型番 < AFE-18 >  価格 \140,000 (税別)  ボード仕様

mxcardのアナログ入力(18ch)をすぐに利用できます.
最大10Vp-p(シングルエンド)、20Vp-p(差動)に対応しています.

微小信号のセンサなどを接続する場合は、チップ抵抗を変更することで任意のゲイン調整が可能です.

mxcardのディジタルI/O 56本を30ピン・コネクタ(2.54mmピッチ) 2個に変換できます.

※付属品:ACアダプタ(5V/2A)


mini-J
 
<JTAG変換コネクタ>

型番 < mini-J >  価格 \2,000(税別)

アルテラ社USB Blasterの2.54mmピッチコネクタ仕様を1.27mmピッチに変換します.ケーブル長は約50mmです.



Card-UNIV5
 

<mxcard用コネクタ変換ボード>

型番 < Card-UNIV5 >  価格 \18,000(税別) 

mxcardの120pinメザニンコネクタを30pinコネクタ(2.54mm)4個に変換します.

<ボードサイズ> H58 x W103 (mm)

<コネクタ内訳>
アナログ用コネクタ 1個
デジタル(シングルエンド専用) 2個、 (差動対応) 1個

<機能>
・ 可変発振器 (I2C制御 Si570: 10MHz-160MHz、初期周波数56.32MHz)
・ RTC (I2C制御 RX-8035SA) バッテリバックアップ付き(CR1220)


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

mxcard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、 mxcardの機能拡張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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