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Parts arrangement of M5Stack

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M5Stackの部品名入りの図面を作成しました。         2020.04.01

目的:回路動作を理解し 信号解析や開発、不具合修理に役立てる。
結果:PDF図面は M5 Parts Layout を Down Load(1.2MB)してください。
_  PDFは 文字が鮮明に読め 検索が可能です。


全体の画像:

拡大画像:右上部分で 画像の見方は以下です。PDF版は此の様に見れます。
_ 緑=名称。赤いG=GND。紫=配線。赤矢印=信号。黄色い=電源。


分析:

機種:M5Stack BASIC pcb version 2017.06,GRAY 2017.11,FIRE 2018.2A
_  ver 2017.06 を基本に分析。
_  他の Versionもあり 合致しない部分もあります。
方法:確認はテスターと M5_Core_SCH(20171206).pdf  の図面で比較。
_  全ての部品名と信号名を記載しました。
判明:基板により幾つかのバージョンがある事と
_  配線ミス、図面ミス等の複数の設計ミスが判明しました。

メモ:
1. M5Stack Technology Co., Ltd. から公開されている
_  M5_Core_SCH(20171206).pdf は公開版であり現物と異なる所が
_ ある事を理解する必要があります。よって 差異がある事が前提です。
_ 正規の図面は M5Stack Technology Co., Ltd. にあり 要求する
_ ものではありません。
2. 上記の方法で確認しましたが 確認不足で間違いがあるかも知れません。
_ 回路動作の理解と修理マニュアルを作る為に作成しました。
_ PDF は 随時調査し変更があるかもしれません。


設計と製作:
_ M5Stack Technology Co., Ltd. のデザインで作られています。
_ 独自のデザインと公開版ミスの場所を分ける必要があります。
_ 以下に述べる差異は 明らかな所と 私のデザインによる判断です。

差異:
1. GPIO_0 PULL UP Power
2. Power Switch PULL UP Power
3. Battery Power EMI Capacitor
4. GPIO_21,22 PULL UP & VIN USB R?
5. VCC_3V3 EMI Capacitor
6. USB-PD Recognition , TVS Diode & USB-C
7. Battery Power EMI Capacitor
8. GPIO23 Radiation, Audio Amp
9. M5 LCD
10. SD SLOT & SWITCH

——————————————-

1. GPIO_0 PULL UP Power

M5Stack 回路図:記載ミス。
.
誤:VCC_3V3。
正:VDD_3V3
場所:VCC_3V3:R5の電源
理由:現物は VDD_3V3
動作:問題無し。

 

2. Power Switch PULL UP Power

M5Stack 回路図:記載ミス
.
­誤:VDD_3V3
正:VCC_3V3
­場所:VDD_3V3:R13の電源
­理由:現物は VCC_3V3
­動作:問題無し
­S4:Power Switch

 

3. Battery Power EMI Capacitor

基板:誤配線
.
誤:C? = VCC_5V
正:C? = GND
­場所:IC IP5306, VBAT C? 2.2nF。
­理由:C? は VBATのEMI対策
­動作:問題無し­
詳細:IC IP5306, VBAT回路の
_ C? capacitor の1つ 2.2nF は
_ 回路図はGNDであるが VCC_5V
_ に配線されている。(赤い両矢印)
.
メモ:C? の容量は 2.2nF です。
_ Jimmy氏からの情報です。

 

4. GPIO_21,22 PULL UP & VIN_USB R?

M5Stack 回路図:記載漏れ
部品:取り付け無し
.
A:回路図未記入
_ PCB ver 2017.6、2018.2A は
_ GPIO21,22にDiodeが接続。
_ PCB ver 2017.11 はDiode無し。
_ GPIO21,22には既にM-BUSの
_ 右にDiodeがある。
_ さらにDiode(D?? 赤矢印2個)あり。
_ Diodeは負電圧防止用。
.
B: 回路図にあるが基板には無し
_ 回路図に R? 2R はあるが
_ 基板には無し。
_ C? 2個が並列接続されている

 

5. VCC_3V3 EMI Capacitor

M5Stack 回路図:記載漏れ
.
誤:none。
正:C?? ( 2.2nF? )
場所:U4 EA3036_VCC_3V3
理由:基板に部品あり。
_ 22uFと2.2nF?で正しい装備。
動作:問題無し。

 

6. USB-PD Recognition , TVS Diode & USB-C

 

 

差異:
USB-PD Recognition:
R?:Upper side
_ 2017.6 = 22KΩ
_ 2017.11=5.5KΩ
_ 2018.2A=5.1KΩ
R?:Lower side
_ 2017.6 = 33KΩ
_ 2017.11=5.5KΩ
_ 2018.2A=5.1KΩ
.
TVS Diode:D1, D2
_ 2017.6 = 2018.2A=Diode
_ 2017.11=none
.
USB D+, D-:USB-C Side Bに接続
.
USB_C 不具合:片側のみの接続
_ 対策:両対応のAdapterか
_  Cableを使用する。
.
BLOG:
M5Stack USB failure and repair
BLOG:USB-Cは次回公開予定

 

7. Battery Power EMI Capacitor

部品:レイアウトミス。

状況:+ と GND が逆。
理由:標準的なコネクターは 左が GNDで 右は +
このデザインは 向きが逆の為に
標準的なプラグを使用する時に不便。
電源のデザインは焼損の危険があり標準化が必要。

 

8. GPIO23 Radiation, Audio Amp

GPIO23 Radiation:
M5Stack 基板:レイアウトミス。
誤:GPIO 23 の位置。
正:GPIO 18 の位置 にするとRadiationは 誘導しない。
場所:GPIO 23
理由:GPIO 23 MOSI は 周波数高く Radiation を発生する。
_ GPIO23 MOSIとGPIO25 DACが近接しRadiationがGPIO25に誘導される。
動作:ノイズが発生する。
——————–
Audio Amp:
1. PGND:GND に接続されていない。
2. C44 to U9-4:BASIC, GRAYは接続されている。FIREは接続されていない。
_ FIRE:C44をU9-4から外す事によりノイズが低下する。
3. M5Stack 回路図:誤記
_ 誤:U9 は NS4148    (この部品を使用しても動作しない:確認済み)
_ 正:U9 は NS4150B
_ 理由:基板の部品は NS4150B である。
4. Gain;
_ 状況:音が歪む。
_ 理由:仕様を満たしていない設計。
_ 対策:PAM8304Aを採用する(例:ODROID-GO)。ソフトで調整する。
——————–
BLOG:M5Stack speaker noise reduction

 

9. M5 LCD

部品:Custum ILI9341

状況:RGB が BGR になっている。
理由:標準的な ILI9341は RGB配置
_ M5Stackは Custum ILI9341 です。
_ LibraryはTFT_eSPIを使用し
_ RGBのBit配置を変更しています。

BLOG:
TFT_eSPI Library supports M5STACK

IPS Display:
_ 通常の RGB になり Libraryの値を
_ 基に戻す形となっています。

メモ:プロテクトだと思いますが
_ 面倒な事はしないでください。

10. SD SLOT & SWITCH

SD SLOT:位置ずれ

状況:SDが内部に落ちる。
理由:SLOT穴の位置ずれ。
対策:M5Stack添付の白いシールを
_  のSDの上に張る。

BLOG:M5Stack SD Stopper

PUSH SWITCH:微妙なクリアランス。
状況:緩み。傾く。外れる。
理由:クリアランス大。CAPの形状。
対策:紙1枚 0.1mmを接触面に挟むと
_  クリック感が良くなります。

 


感想:

1. 私の実測、回路理論の技術と熟知度を試される様な内容です。
_ よって 間違いが含まれているかもしれません。
_ これまでと この記事は 備忘録として見て下さい。

2. 部品のシンボルで 例として R? とかあります。
_ 測定すれば解りますが 今回はそのままにしました。

3. 何度も調べている内に M5Stackの部品配置が脳に焼き付きました。
_ 基板を見ただけで部品や信号が解る様になってきました。
_ そして これを設計した人の考えに近づけた様な感じがしています。
_ 図面を通じて Jimmy Lai 氏と会話ができた様な感じです。

4. 解析:技術レベルはさほどではないですが ESP32やM5Stack 関連の回路図を解析。
_ 勉強になり一番感心するのは OLIMEX の回路図に感嘆しています。

_ 国内の製品では スイッチサイエンスの商品は設計ミスが多いです。
_ 例として FT231XS USB-シリアル変換ボード、ESP8266ボード
_ (ESPr@ Developer)、ESP32ボード。これらの設計ミスは 過去に販売の
_ FT231XS USB-シリアル変換ボードの設計ミスを受け継いでいます。
_ 回路図を見ると ICのマニュアルを見ていない事が解ります。
_ 関連会社の「うんこボタン」の設計ミスも同様です。
_ 他、トラ技のESP32ボードは 設計ミス多発。
_ aitendoは この設計ミスの製品を販売。そして多数のRevision版がある。

_ SSの委託製品も同様で設計ミスの製品が多いです。

_ 委託製品の中で技術レベルの高い製品は thousandiy(tomorrow56氏) の製品。
_ 回路図をみると明らかで 多方面の視野と細部まで検討した設計がされています。
_ 部品, レイアウト, 費用, 回路理論の基礎や応用の技術力のある事が解ります。
_ 同様に「魔法の大鍋」氏の委託品も技術レベルの高い製品です。

_ M5Stackの回路設計は 素晴らしいです。そして大きな功績はケースです。
_ 電工作の製品でケース付きで販売された商品が成功を収めています。
_ ケースが勝利を決める大きな要素になっています。

 


M5Stack , BASIC , GRAY , FIRE , USB-C , 回路図, 配線 , 誤記 , 誤配線 , 未記入 ,

Written by macsbug

4月 1, 2020 @ 3:18 pm

カテゴリー: M5STACK

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