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PCA9959HN-ARD Arduinoシールド・ボードのスタート・ガイド
このドキュメントの内容
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パッケージの内容
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ハードウェアの入手
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ソフトウェアのインストール
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ハードウェアの構成
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お客様の PCA9959HN-ARD LED Driver Arduino® Shield Evaluation Board
1. パッケージの内容
NXPのアナログ製品開発ボードは、NXP製品の評価を目的とした使いやすいプラットフォームです。さまざまなアナログ・ソリューション、ミックスド・シグナル・ソリューション、パワー・ソリューションに対応しています。実績のある大容量テクノロジを使用したモノリシック集積回路およびシステム・イン・パッケージ (SiP) デバイスを搭載しています。NXP製品は、最先端システムへの電源供給において、より長いバッテリー寿命、より小さいフォーム・ファクタ、より少ない部品数、より低いコスト、改善されたパフォーマンスを実現します。
1.1 キットの内容と同梱物一覧
PCA9959HN-ARDには以下のものが含まれています。
- 組立て済み/テスト済みの評価ボード（静電気防止バッグ入り）
- クイック・スタート・ガイド
1.2 前提条件
SPIバスの知識があると役立ちますが、必須ではありません。
1.3 静電気処理要件
注意
このデバイスは静電気放電 (ESD) に敏感です。したがって、輸送および取り扱いの際には注意が必要です。ハードウェアの開梱または取り扱い前には、グランド・ストラップを使用するか、PCケースまたはその他の接地された箇所に触れる必要があります。
1.4 最小システム要件
この評価ボードにはWindows PCワークステーションが必要です。この評価ボードで作業する際は、これらの最低限の仕様を満たすことで良好な結果が得られます。
- Windows 10オペレーティング・システムを搭載したPC
- 1つのUSBポート（3.0、2.0、または1.1互換）
- 3つのEVKボード（MIMXRT1050-EVK、LPC55S69-EVK、8MMINILPD4-EVK）のいずれか1つと、関連するファームウェア/GUIソフトウェア
- PCとEVKボード間の電源およびデータ接続用USBケーブル（EVKのパッケージに含まれていない場合）
2. ハードウェアの入手
2.1 ボードの特長
- データと電力用のArduinoポート/Fujiコネクタの組み合わせ
- スタック・アーキテクチャでの複数ボード接続
- DUT ICの全24出力用オンボードLED
- LED接続および短絡テスト用オンボード・ジャンパ
- 外付けLED用オンボード・コネクタ
- IMXRT1050-EVKボードとの完全な適合性、GUIを含む (Windows 10)
- LPCXpresso55S69開発ボードとの完全な適合性、GUIを含む (Windows 10)
- 8MMINILPD4-EVKボードとの適合性、Windows 10向けGUIを含む（注を参照）
2.2 ボードの説明
この評価ボードは、NXP Semiconductors製の24チャネルSPIシリアル・バス63 mA/5.5 V定電流LEDドライバであるPCA9959HNをベースに構築されています。この評価ボードはドータ・カードとして、Arduinoポート経由でさまざまなArduino互換（オリジナルのArduino Uno R3を含む）のEVK/マザーボードに接続でき、PCA9959HNテスト対象デバイス (DUT) の特性のテストおよび測定に使用できます。
PCA9959HN-ARDドータ・カードは、高速SPIバス（クロック周波数最大10 MHz）を使用してArduinoポート経由でホスト・デバイスと通信します。ボードには、SPIデイジー・チェーン接続のスケーラブルなアーキテクチャをサポートする一対のFujiコネクタが装備されています。このコネクタを使用することで、SPIバスを共有する類似のボードを積み重ねることができます。Fujiコネクタはボード・ツー・ボード・タイプであり、ボード間をリンク・ケーブルで接続する代わりに、ボードを垂直に積み重ねて取り付けることを可能にします。また、SPIバスに沿って3本の追加デジタル・ラインが設けられており、これによりマザーボードはArduinoポートまたはFujiコネクタ経由でDUTを制御することができます。
電力はマザーボード (EVK) からArduinoポート経由で供給されます。電源レールはFujiコネクタと共有されているため、DUTにはArduinoコネクタとFujiコネクタのどちらからでも給電できます。
このボードには、PCA9959HN DUTの全24出力に対して割り当てられた4つのRGB LEDと12個の白色LEDが搭載されています。このボードには、ユーザーによるオンボードLEDの切断、短絡試験の実施、PCA9959HN出力への外部LEDの接続などを可能にするジャンパと接続部が搭載されています。
2.3 ボードのコンポーネント
PCA9959HN-ARD評価ボードの概要
3. ソフトウェアのインストール
3.1 ソフトウェアのインストール
PCA9959HN-ARD評価ボードは、Arduinoポートを搭載したマザーボードとともに動作するドータ・ボードとして設計、構築されています。このボードは、以下のNXP評価ボードと完全に互換性を持つように設計されています。
上記の評価/開発ボードはいずれも、NXPのウェブサイトからダウンロードできるファームウェアでサポートされています。EVKとPCA9959HN-ARDのペア構成の使用を開始する前に、対応するファームウェア・パッケージを使用してEVKマザーボードをプログラミングする必要があります。さらに、NXPのサイトからGUIアプリケーション (Windows 10) もダウンロードでき、EVKと組み合わせたPCA9959HN-ARDドータ・ボードの迅速なテストと操作が可能になります。GUIアプリケーションは、3つすべてのEVK、およびNXP製PCA995x LEDコントローラ開発カード・ファミリ（PCA9957、PCA9959、およびPCA9955B IC）で共通です。
EVKファームウェアとGUIホスト・ソフトウェアのインストールに関する詳細については、UM11581、ArduinoシールドのGUIとファームウェアのインストール・マニュアルをご覧ください。
ソフトウェアをインストールしたら、最初の手順として、グラフィカル・インターフェースで正しいEVKを選択します。それにより、ボードをGUIインターフェースから制御できるようになります。
4. ハードウェアの構成
4.1 MIMXRT1050-EVKボードの使用
下の図は、MIMXRT1050-EVKを使用したPCA9959HN-ARDドータ・ボードの動作に必要なハードウェアを示しています。
このキットの作業をする際は、以下のハードウェアが必要になります。
- MIMXRT1050-EVKボード x 1
- PCA9959HN-ARDドータ・ボード x 1
- USB-A/USB Micro-Bケーブル x 1
- Windows 10オペレーティング・システムを搭載したPC
MIMXRT1050-EVKマザーボードには、次の3つのいずれかの方法で給電できます。
- 外部の5 VDC電源をボード上のバレル電源コネクタ (
J2) に接続する - PCからボード上のMicro-B USBコネクタ (
J9) にUSBケーブルを接続する - PCからボード上のUSBコネクタ (
J28) にUSBケーブルを接続する。このようにPCを接続すると、USBポートを同時にデバッグ・インターフェースとして機能させることができます。そのため、J28に接続された1本のUSBケーブルを使用することで、EVKに給電できると同時に、PCとリンクさせてデータ交換を行うことができます
（PC上の）古いUSBポートからは、必要な電流 (500 mA) を供給することができません。通信を確立する前に、外部電源（J2に接続）を使用してください。
EVKボードのJ1を使用して、マザーボードの電源構成を選択できます。詳細については、i.MX RT1050評価キットを参照してください 。
ハードウェアとワークステーションを構成するには、以下の手順を実施します。
- MIMXRT1050-EVKボードの
R278、R279、R280、R281にゼロオーム抵抗（0402パッケージ）を実装して、SPIラインをArduinoコネクタにリンクさせます - EVKの適切な電源構成を設定します (
J1)。電源にJ28を使用する場合は、J1ジャンパを5-6の位置に配置する必要があります。外部電源（J2に接続）を使用する場合は、ジャンパJ1を1-2の位置に配置します - EVKのArduinoコネクタにPCA9959HN-ARDドータ・カードを挿入します
- USBコネクタ
J28を使用して、EVKボードをコンピュータのUSBポートに接続します - IMXRT1050のターゲット・ファームウェアをインストールします（NXPのサイトからダウンロードし、UM11581に記載された手順を参照）
- GUIアプリケーションをPCにインストールします（UM11581、ArduinoシールドのGUIとファームウェアのインストール・マニュアルを参照）
- GUIアプリケーションを開き、PCからデバイスを操作します。GUIの操作に関する詳細について
4.2 LPCXpresso55S69開発ボードの使用
次の図は、PCA9959HN-ARDボードをLPCXpresso55S69ボードとともに使用する場合に必要となるハードウェアを示しています。以下の内容で構成されます。
- LPCXpresso55S69開発ボード x 1
- PCA9959HN-ARDドータ・ボード x 1
- USB-A/USB Micro-Bケーブル x 1
- Windows 10オペレーティング・システムを搭載したPC
LPCXpresso55S69開発ボードには、4つのUSB Micro-BコネクタP5、P6、P9、P10が搭載されています。ボードには任意のUSBポートから電源を供給できます。P6 USBコネクタを使用してボードをPCに接続すると、P6がデバッグ用に指定され、USBケーブルによってボードへの電源供給と同時にEVKボードとPC間のデータ・リンクが確立されるため、起動操作が簡単になります。詳細については、LPCXpresso55S69開発ボードを参照してください。
次の手順では、構成を組み立て、電源を投入し、プログラミングし、操作する方法について説明します。
- PCA9959HN-ARDドータ・カードをLPCXpresso55S69開発ボードの
P16–P19のコネクタに挿入します - （マークされたピン
P16–P19を参照） - PCの
P6USBポートを使用して、開発ボードを接続します - LPCXpresso55S69のターゲット・ファームウェアをインストールします（NXPのサイトからダウンロードし、UM11581に記載された手順を参照）
- GUIアプリケーションをPCにインストールします（UM11581、ArduinoシールドのGUIとファームウェアのインストール・マニュアルを参照）
- GUIアプリケーションを開き、PCからデバイスを操作します
次の図は、動作中の2つのボードを示しています。
4.3 i.MX 8M Mini LPDDR4 EVKの使用
PCA9959HN-ARDを8MMINILPD4-EVKボードとともに使用する場合、EVKとドータ・ボード間の相互接続として特別に設計および構築されている3番目のボード（IMX8MMINI-IARDのインターポーザ・ボード）を使用する必要があります。i.MX 8M Mini LPDDR4のEVKボードにはArduinoポートが搭載されていません。代わりに、2 x 20ピン拡張コネクタ（J1003、i.MX 8 M Mini LPDDR4 EVKユーザー・マニュアル参照）が搭載されています。J1003は、専用のI2CバスやSPIバスなどのさまざまなデジタルI/Oラインを備えた多目的ポートです。Arduinoポート・インターポーザ・ボードは拡張コネクタ・ピン・チャートに基づき、i.MX 8M Mini LPDDR4 EVKの2 x 20コネクタ・ピンと、PCA9959HN-ARDドータ・ボードにあるArduinoポートの相手側コネクタとの間で信号間ブリッジとして機能します。
次の図は、これら3つのボードがどのように接続されているかを示しています。以下の内容で構成されます。
- 8MMINILPD4-EVKボード x 1
- PCA9959HN-ARDボード x 1
- IMX8MMINI-IARDインタポーザ・ボード x 1
- USB-A/USB Micro-Cケーブル x 1
- USB-A/USB Micro-Bケーブル x 1
- Windows 10オペレーティング・システムを搭載したPC
まずはPCA9959HN-ARDをIMX8MMINI-IARDインターポーザ・ボードのArduinoコネクタに取り付けてから、それをi.MX 8M Mini LPDDR4 EVKに接続することをお勧めします。この接続を行うには、インターポーザ・ボード上のJ1コネクタをEVKのJ1003コネクタに差し込みます。
EVKに電源を投入するには、EVKのポート2に接続されたUSB-Cタイプのケーブルを使用します。セットアップの電源を投入するには、EVKボードの電源スイッチSW101をONポジションに設定します。データ通信は、別のUSB（Micro-Bタイプ）ケーブルをPCのUSBポートとEVKのデバッグ・ポート (J901) に接続することで行います。
セットアップ・アセンブリの電源投入と操作に関する詳細については、i.MX 8M Mini LPDDR4 EVKボード・ハードウェアのユーザー・ガイド (IMX8MMEVKHUG.pdf) およびIMX8MMINI-IARDユーザー・マニュアルを参照してください。このファイルは NXPのWebサイトからダウンロードできます。
ハードウェアとワークステーションを構成するには、以下の手順を実施します。
- PCA9959HN-ARDをIMX8MMINI-IARDインターポーザ・ボードの上面にあるArduinoコネクタに挿入します
- ボードの裏面にあるIMX8MMINI-IARDコネクタ
J1を、i.MX 8M Mini LPDDR4 EVKの上面にあるJ1003拡張ボードに取り付けます - ポート2に接続したUSB Type Cケーブルを使用して、EVKボードの電源を入れます
J901デバッグ・ポートに接続したUSB Micro-Bケーブルを使用して、EVKをPCに接続しますSW101をONポジションにしてボードの電源を投入します- MIMXRT1050のターゲット・ファームウェアをインストールします（NXPのサイトからダウンロードし、UM11581に記載された手順を参照）
- GUIアプリケーションをPCにインストールします（「UM11581、ArduinoシールドのGUIとファームウェアのインストール・マニュアル」を参照）
- GUIアプリケーションを開き、PCからデバイスを操作します
4.4 別のデバイスとともに使用
PCA9959HN-ARDドータ・ボードは、Arduinoポートを備えた他のEVKボードと一緒に動作させることができます。この場合、PCA9959の仕様に従ってファームウェアを作成してから、EVKにPCA9959HN-ARDドータ・ボードを取り付け、ボードを操作します。
Arduino以外のデバイスの場合では、Arduinoコネクタのピン・チャートを使用して、必要な電気的接続（電源、SPIバス、および制御ライン）を行います。ICの仕様に従って、PCA9959ファームウェア開発用データ・シートを使用してください。ICの損傷を防止するために、必ず電気的接続を正しく行い、信号線でのデータ競合を回避します。
設計・リソース
ボード情報
ソフトウェア
その他の参考情報
NXPの「PCA9959、24チャネルSPIシリアル・バス63 mA/5.5 V定電流LEDドライバ」のページに加えて、以下のページもご覧ください。