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Parts arrangement of M5Stack

with 4 comments

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。

 

11. RESET CIRCUIT :   Add 2020.06.14

 ESP32 EN(RESET) : 1. IP5306 PWR KEY Reset   2.USB DP,DN,DTR,RTS Reset

 


12. USB-C and USB Adapter of M5stack : Add 2020.12.18

USB-C:誤配線:

誤:CC1の配線は
_ B Side SBU2へ接続。
正:CC to CC1 である。

BLOG:USB-C and USB Adapter of M5stack

 

 


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 Current consumption: Added 2020.06.07
_ ESP32-Deep-Sleep-Tutorial
_ ESP32 Deep_Sleep Mode : 0.01mA
_ M5stack Deep_Sleep Mode : 7mA
_ 

 


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

4件のフィードバック

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  1. Hi macsbug. I am very impressed with your blog and the number of designs you made. I am working on my applications for M5Stack and I face an issue with power consumption in deep sleep mode. Whatever I try I can’t go below 7mA. I am not sure where does this consumption comes from. There is IP5306 which is introducing some loss due to voltage conversion and EA3036 to convert 5V to 3.3. But applying power to 5V or 3.3V line gives ~7mA consumption. So there must be something else. Do you have any experience with that? Or maybe do you know where to get a schematic of M5Stack Fire?
    Kind regards, Tomasz

    Tomasz Kuehn

    6月 6, 2020 at 6:46 pm


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