1. 概略設計仕様書

1.1. 本書の目的

本仕様書は、マルチセンシングモジュールプラットフォーム（以下、MSM-PF松2）についての ハードウェアの概略設計仕様を定めるものである

1.2. 概略仕様

項目

内容

MPU

i.MX8MPlus Cortex-A53x4：1.6GHz、Cortex-M7：800MHz

Memory

LPDR4

4Gbyte

eMMC

32Gbyte

SPI Flash

128Mbit (OPTION)

外部メモリ

x1 microSD card slo

表示

グラフィックス

x1 HDMI 1.4b Tyep A

LED

x4 MPU制御用

x1 電源ON用

x2 M.2 Status用

USB

USB2.0 OTG

x1 micro A/B コネクタ

USB3.0 HOST

x1 Type A コネクタ

有線LAN

Port

x2 RJ45 1000/100/10

PY

Microchip KSZ9131RNXI

無線LAN

WiFi/BT

x1 M.2 3020/2230 Key-E (PCIE/SDIO/UART WiFi/BLEモジュールのみサポート)

カメラ

x2 MIPI-CSI

マイク入力

x1 3.5mm ステレオミニジャック

デジタルセンサ入力

x4 port UART/I2C/SPI/PDM選択

デジタル出力

x4 インジケータ出力

アナログ入力

x4 port

拡張コネクタ

x1 2.54mm pitchヘッダーコネクタ26pin GPIO 9bit, I2C, SPI(オプション), UART(デバックポート共有)

JTAG

MPU

x1 1.27mm pitchヘッダーコネクタ10pin

FPGA

x1 2.00mm pitchヘッダーコネクタ10pin

1.3. システムブロック図

../_images/block_diagram.png

1.4. 電源系統図

../_images/power_map.png

1.5. インターフェース

../_images/pcb_parts_list.png

部品番号

部品説明

CN1

microSD Card Slot

CN2

USB-OTG micro-A/B

CN3

USB3.0 TypeA

CN4

HDMI TypeA

CN5

カメラ1

CN6

カメラ2

CN7

LAN1

CN8

LAN2

CN9

マイク入力

CN10

M.2 Key E

CN11

MPU JTAG

CN12

拡張コネクタ

CN13

MPU UART Debug1

CN14

MPU UART Debug2

CN15

FPGA JTAG

CN16

FPGA UART Debug

CN17

DI/DO

CN18

AI

CN19

AE ch0

CN20

AE ch1

CN21

電源入力

CN22

アナログ拡張

SW1

電源スイッチ

SW2

ブートモード設定

SW3

デバッグスイッチ

SW4

トリガースイッチ

SW5

AI ADC設定スイッチ

SW6

AE ch0 GAIN設定

SW7

AE ch0 LPF設定

SW8

AE ch0 PriBias設定

SW9

AE ch1 GAIN設定

SW10

AE ch1 LPF設定

SW11

AE ch1 PriBias設定

SW12

リセットスイッチ

LED1

WiFi Status

LED2

Bluetooth Status

LED3

デバッグLED3

LED4

デバッグLED2

LED5

デバッグLED1

LED6

デバッグLED0

LED7

電源

1.5.1. CN1 microSD Card Slot

デバッグ用またはメンテナンス用にuSDソケットを用意する。 MPUのUSDHC2に接続し、設定によりBOOTデバイスに指定できる。

コネクタ

部品名

Micro-SDソケット

メーカー

MOLEX

型番

503182-1852

挿抜タイプ

PUSH/PUSH
ピンアサイン

Pin No

信号名

1

DAT2

2

CD/DAT3

3

CMD

4

VDD

5

CLK

6

VSS

7

DAT0

8

DAT1

9

SW1

10

SW2(GND)

11

FG(GND)

12

FG(GND)

13

FG(GND)

14

FG(GND)

15

FG(GND)
../_images/usd.png

1.5.2. CN2 USB-OTG micro-A/B

・USB2.0 OTGとして1ポート持つ。
・コネクタはmicro-A/Bを使用する。
・VBUS供給可能電流は0.5Aとする。
・デバイスモードでの外部からのVBUS供給はカットし基板内では未使用
コネクタ

メーカー

MOLEX

型番

47590-0001

仕様

USB Micro AB receptacle
ピンアサイン

Pin No

信号名

1

VBUS

2

D-

3

D+

4

ID

5

GND
../_images/usb_otg.png

1.5.3. CN3 USB3.0 TypeA

・USB3.0ホストとして１ポート持つ。
・コネクタはＵＳＢ ＴＹＰＥ－Ａを使用する。
・VBUS供給可能電流は0.9Aとする。
コネクタ

メーカー

MOLEX

型番

48405-0003

仕様

USB Type-A receptacle
ピンアサイン

Pin No

信号名

1

VBUS

2

D-

3

D+

4

GND

5

SSRX-

6

SSRX+

7

GND

8

SSTX-

9

SSTX+
../_images/usb_a.png

1.5.4. CN4 HDMI TypeA

HDMI1.4bの画像出力ポートを装備
eARCは非対応
コネクタ

メーカー

MOLEX

型番

2086581001

仕様

DMI Receptacle Right Angle with Flange
../_images/hdmi.png

1.5.5. CN5 カメラ1

1.5.6. CN6 カメラ2

MIPI-CSI2のカメラインターフェースを2ポート持つ。(CAMERA2はオプション)
0.5mmPitch FFC コネクタを装備。
RaspberryPi/Jetson互換の15pin FFC使用の場合は変換基板/変換ケーブルにて対応。
供給電源：3.3V 200mA以下（1ポート）
コネクタ

メーカー

MOLEX

型番

525592253

仕様

0.50mm Pitch FFC Connector
ピンアサイン

Pin No

信号名

1

3.3V

2

SDA

3

SCL

4

GND

5

CAM_IO1

6

CAM_IO0

7

GND

8

CSI_DP3

9

CSI_DN3

10

GND

11

CSI_DP2

12

CSI_DN2

13

GND

14

CSI_CKP

15

CSI_CKN

16

GND

17

CSI_DP

18

CSI_DN1

19

GND

20

CSI_DP

21

CSI_DN0

22

GND
../_images/mipi_csi.png

1.5.7. CN7 LAN1

1.5.8. CN8 LAN2

100/1000Mbsのイーサネットポートを2ポート持つ。10Mはサポートしない。

コネクタ

メーカー

TE

型番

5251-2301994-1

仕様

トランス内蔵（1CT:1CT）
LED状態表示

状態

左：緑

右：黄

Linkなし

消灯

消灯

10M Link

点灯

点灯

10M Active

点滅

点滅

100M Link

消灯

点灯

100M Active

消灯

点滅

1000M Link

点灯

消灯

1000M Active

点滅

消灯

接続信号

LED2（点灯でL）

LED1（点灯でL）
../_images/lan.png

1.5.9. CN9 マイク入力

3.5ｍｍステレオミニジャックマイク入力を装備

コネクタ

メーカー

Kycon

型番

STX-3542-5N-G-TR

仕様

3.5mm stereo mini Jack 3pin
../_images/mic.png

1.5.10. CN10 M.2 Key E

外部通信用としてWiFi/BLE(Bluetooth Low Energy)コンボモジュールを
接続するためのM.2スロットをもつ。
WiFi/Bluetoothのみサポート（USB IFは非対応）
供給電源：3.3V 2A以下
コネクタ

メーカー

JAE

型番

SM3ZS067U410AER1000

仕様

M.2 3030/2230 KEY E
../_images/m2e.png

1.5.11. CN11 MPU JTAG

JTAGを接続できるようにコネクタを用意する。
基板上のコネクタは1.27mm Pitch 10pin ヘッダコネクタ　を使用する。
コネクタ

メーカー

Samtec

型番

FTS-105-01-F-D

仕様

Header 10pin 1.27mm
ピンアサイン

Pin No

信号名

1

VDD(1.8V)

2

TMS

3

GND

4

TCK

5

GND

6

TDO

7

NC

8

TDI

9

GND

10

RESET
../_images/jtag.png

1.5.12. CN12 拡張コネクタ

RaspberryPi 拡張コネクタ互換(一部)の拡張コネクタを持つ。
各IOの信号電圧は3.3V
供給電源：5V 200mA以下
　　　　　3.3V 200mA以下
コネクタ

メーカー

ヒロセ

型番

A1-26PA-2.54DSA(71)

仕様

Header 26pin 2.54mm
ピンアサイン

Pin No

信号名

1

3.3V

2

5V

3

I2C3_SDA

4

5V

5

I2C3_SCL

6

GND

7

EX_GPIO0

8

UART3_TX

9

GND

10

UART3_TX

11

EX_GPIO1

12

EX_GPIO2

13

EX_GPIO3

14

GND

15

EX_GPIO4

16

EX_GPIO5

17

3.3V

18

EX_GPIO6

19

ESPI2_MOSI

20

GND

21

ESPI2_MISO

22

EX_GPIO7

23

ESPI2_SCLK

24

ESPI2_SS0

25

GND

26

GPIO3_IO25
※ UARTはDebug2 UARTと共有。どちらかを排他で使用
※ SPI設定はボード上のFPGA未使用時にのみ設定可能(実装オプション)
../_images/exp.png

1.5.13. CN13 MPU UART Debug1

MPUデバッグ用UARTポート(主にA53 core用)
FTDIのUSB TTLシリアルケーブル（TTL-232R-3V3）を使用してPCに接続することを前提とする。
MPUのポートはUART2を使用する。
コネクタ

メーカー

ヒロスギ

型番

PSS-410156-06

仕様

Header 6pin 2.54mm
ピンアサイン

Pin No

信号名

1

GND

2

CTS

3

NC

4

TXD

5

RXD

6

RTS
../_images/uart.png

1.5.14. CN14 MPU UART Debug2

MPUデバッグ用UARTポート(主にM7 core用)
FTDIのUSB TTLシリアルケーブル（TTL-232R-3V3）を使用してPCに接続することを前提とする。
MPUのポートはUART4を使用する。
デバッグ2のUARTは、拡張コネクタと共用となっており、排他使用すること。同時使用禁止
コネクタ

メーカー

ヒロスギ

型番

PSS-410156-06

仕様

Header 6pin 2.54mm
ピンアサイン

Pin No

信号名

備考

1

GND

2

CTS

基板上でRTSと接続

3

NC

4

TXD

5

RXD

6

RTS

基板上でCTSと接続
../_images/uart.png

1.5.15. CN15 FPGA JTAG

FPGAのプログラミングおよびデバッグ用にJTAGコネクタを持つ
コネクタ

メーカー

MOLEX

型番

87832-1420

仕様

Header 14pin 2.00mm
ピンアサイン

Pin No

信号名

1

GND

2

1.8V

3

GND

4

TMS

5

GND

6

TCK

7

GND

8

TDO

9

GND

10

TDI

11

GND

12

NC

13

GND

14

NC
../_images/jtag14.png

1.5.16. CN16 FPGA UART Debug

FPGAデバッグ用UARTポート
FTDIのUSB TTLシリアルケーブル（TTL-232R-3V3）を使用してPCに接続することを前提とする。
コネクタ

メーカー

ヒロスギ

型番

PSS-410156-06

仕様

Header 6pin 2.54mm
ピンアサイン

Pin No

信号名

備考

1

GND

2

CTS

基板上でRTSと接続

3

NC

4

TXD

5

RXD

6

RTS

基板上でCTSと接続
../_images/uart.png

1.5.17. CN17 DI/DO

デジタルセンサー入力インタフェース

デジタルインターフェースのセンサを接続できるポートを4ポート持つ。
インタフェースはFPGAの設定によりSPI、I2C、PDM、UARTから選択できる。

デジタルセンサー出力インタフェース

4ポートのデジタル出力ポートを持つ。NPNトラジスタ出力とする。

供給電源：3.3V 200mA以下

コネクタ

メーカー

PHOENIX CONTACT

型番

1844866

仕様

ターミナルソケット 32pin 2.54mm

篏合プラグ

PHOENIX CONTACT製 1844714
ピンアサイン

Pin No

IN/OUT

信号名

SIGNAL(SPI)

SIGNAL(I2C)

SIGNAL(PDM)

SIGNAL(UART)

電圧 PU/PD

1

ー

3.3V

3.3V

3.3V

3.3V

3.3V

ー

2

ー

GND

GND

GND

GND

GND

ー

3

OUT

CLK0

SPI_CLK0

I2C_SCL0

PDM_CLK0

ー

3.3V-PU

4

IN/OUT

TXD0

SPI_MOSI0

I2C_SDA0

ー

TXD0

3.3V-PU

5

OUT

CONT0

SPI_CS0

ー

PDM_LR0

ー

ー

6

IN

RXD0

SPI_MISO0

ー

PDM_DAT0

RXD0

3.3V-PU

7

ー

3.3V

3.3V

3.3V

3.3V

3.3V

ー

8

ー

GND

GND

GND

GND

GND

ー

9

OUT

CLK1

SPI_CLK1

I2C_SCL1

PDM_CLK1

ー

3.3V-PU

10

IN/OUT

TXD1

SPI_MOSI1

I2C_SDA1

ー

TXD1

3.3V-PU

11

OUT

CONT1

SPI_CS1

ー

PDM_LR1

ー

ー

12

IN

RXD1

SPI_MISO1

ー

PDM_DAT1

RXD1

3.3V-PU

13

ー

3.3V

3.3V

3.3V

3.3V

3.3V

ー

14

ー

GND

GND

GND

GND

GND

ー

15

OUT

CLK2

SPI_CLK2

I2C_SCL2

PDM_CLK2

ー

3.3V-PU

16

IN/OUT

TXD2

SPI_MOSI2

I2C_SDA2

ー

TXD2

3.3V-PU

17

OUT

CONT2

SPI_CS2

ー

PDM_LR2

ー

ー

18

IN

RXD2

SPI_MISO2

ー

PDM_DAT2

RXD2

3.3V-PU

19

ー

3.3V

3.3V

3.3V

3.3V

3.3V

ー

20

ー

GND

GND

GND

GND

GND

ー

21

OUT

CLK3

SPI_CLK3

I2C_SCL3

PDM_CLK3

ー

3.3V-PU

22

IN/OUT

TXD3

SPI_MOSI3

I2C_SDA3

ー

TXD3

3.3V-PU

23

OUT

CONT3

SPI_CS3

ー

PDM_LR3

ー

ー

24

IN

RXD3

SPI_MISO3

ー

PDM_DAT3

RXD3

3.3V-PU

25

ー

3.3V

3.3V

3.3V

3.3V

3.3V

ー

26

ー

GND

GND

GND

GND

GND

ー

27

OUT

DO1

ー

ー

ー

ー

ー

28

OUT

DO0

ー

ー

ー

ー

ー

29

OUT

DO3

ー

ー

ー

ー

ー

30

OUT

DO2

ー

ー

ー

ー

ー

31

ー

GND

GND

GND

GND

GND

ー

32

ー

GND

GND

GND

GND

GND

ー

基板ソケット

../_images/ai_di_1.png

篏合コネクタ

../_images/ai_di_2.png

※使用コネクタは上図の同シリーズの32ピンコネクタ

1.5.18. CN18 AI

アナログ入力のセンサを接続できるポートを4ポート持つ。
供給電源：3.3V 200mA以下
コネクタ

メーカー

PHOENIX CONTACT

型番

1844756

仕様

ターミナルソケット 10pin 2.54mm

篏合プラグ

PHOENIX CONTACT製 1844604
ピンアサイン

Pin No

信号名

1

AVDD(3.3V)

2

AGND

3

AIN0

4

AGND

5

AIN1

6

AGND

7

AIN2

8

AGND

9

AIN3

10

AGND

基板ソケット

../_images/ai_di_1.png

篏合コネクタ

../_images/ai_di_2.png

※使用コネクタは上図の同シリーズの10ピンコネクタ

1.5.19. CN19 AE ch0

1.5.20. CN20 AE ch1

ＡＥセンサーインタフェース

ＡＥ（アコースティック・エミッション）センサーを接続できるポートを2ポート持つ
インタフェースはアナログ入力インターフェスの２ポートと選択により排他使用
コネクタ

メーカー

PHOENIX CONTACT

型番

5413879-1

仕様

BNCコネクタ 50Ω
ピンアサイン

Pin No

信号名

1

AE IN

2

AGND
../_images/ae.png

1.5.21. CN21 電源入力

基板への電源はターミナルプラグによる給電とする。

コネクタ

メーカー

PHOENIX CONTACT

型番

1923979

仕様

ターミナルソケット 2pin 5.0mm

篏合プラグ

PHOENIX CONTACT製 1912074
ピンアサイン

Pin No

信号名

1

5V input

2

GND

基板ソケット

../_images/dcin_1.png

篏合コネクタ

../_images/dcin_2.png

※使用コネクタは上図の同シリーズの2ピンコネクタ

1.5.22. CN22 アナログ拡張

アナログ入力コネクタに接続するデバイスに合わせた仕様にするために、 アナログコネクタとボード上のアナログ回路の間にオプション基板を実装するインタフェースを用意

単体使用時

../_images/ai_exp_1.png

ジャンパーショートにより、入力信号をボード上のアナログ回路に接続

オプション基板使用時

../_images/ai_exp_2.png

ヘッダーコネクタによりオプション基板を経由してアナログ回路に接続

コネクタ

メーカー

ヒロセ

型番

A1-12PA-2.54DSA(71)

仕様

Header 12pin 2.54mm
ピンアサイン

Pin No

信号名

1

AVDD(3.3V)

2

AVDD(3.3V)

3

AIN0-IN

4

AIN0-OUT

5

AIN1-IN

6

AIN1-OUT

7

AIN2-IN

8

AIN2-OUT

9

AIN3-IN

10

AIN3-OUT

11

GND

12

GND
../_images/ai_exp.png

1.5.23. SW1 電源スイッチ

ON/OFFスイッチ
MPUをON/OFFするためのプッシュスイッチを持ち、MPUに入力する
DC入力電源投入時には自動的にMPUがONされます。
../_images/ponsw_block.png

1.5.24. SW2 ブートモード設定

MPUのブートモード設定用DIPSW
デフォルトはeMMCブート
"Boot from internal fuses" モードと"USB Serial Download" モードは使用しないでください
ブートモード設定

SW1

SW2

BOOT MODE

OFF

OFF

Boot from internal fuses

OFF

ON

USB Serial Download

ON

OFF

eMMC

ON

ON

SD CARD
../_images/dipsw2.png

1.5.25. SW3 デバッグスイッチ

MPUのモード設定用とは別に、デバッグ用としてMPUのGPIに4ビットのDIPスイッチを持つ。
スイッチはONでLow、OFFでHighレベルとなる。
MPUの入力でプルアップ指定すること。
../_images/debugsw_block.png
SW設定

SW

信号名

OFF

ON

1

DSW3

GPIO H

GPIO L

2

DSW2

GPIO H

GPIO L

3

DSW1

GPIO H

GPIO L

4

DSW0

GPIO H

GPIO L
../_images/dipsw4.png

1.5.26. SW4 トリガースイッチ

サンプリングトリガ用のプッシュスイッチを持ち、MPUおよびFPGAに入力する

../_images/trigger_block.png

1.5.27. SW5 AI ADC設定スイッチ

アナログ入力用のADC設定用

SW

SIGNAL

OFF

ON

1

PIN/SPI

SPI mode

PIN mode

2

FILTER

sinc5 filter

wideband filter

3

DEC1

Decimation rate setting

4

DEC2

5

MODE3

Mode setting

6

MODE2

7

MODE1

8

MODE0
../_images/dipsw8.png

1.5.28. SW6 AE ch0 GAIN設定

1.5.29. SW9 AE ch1 GAIN設定

AEセンサのGAIN設定用
SW6 (AE Ch0), SW9 (AE Ch1)
GAIN設定

SW

GAIN

OFF

0dB

ON(1pin側)

20dB
../_images/dipsw1.png

1.5.30. SW7 AE ch0 LPF設定

1.5.31. SW10 AE ch1 LPF設定

AEセンサのLPF設定用
SW7 (AE Ch0), SW10 (AE Ch1)
LPF設定

SW1

SW2

LPF

OFF

OFF

LPF OFF

OFF

ON

LPF カットオフ周波数6.6MHz

ON

OFF

LPF カットオフ周波数3.4MHz

ON

ON

LPF カットオフ周波数2.2MHz
../_images/dipsw2.png

1.5.32. SW8 AE ch0 PriBias設定

1.5.33. SW11 AE ch1 PriBias設定

AEセンサのPriBias設定用
SW8 (AE Ch0), SW11 (AE Ch1)
PriBias設定

SW

PriBias

OFF

PriBias OFF

ON(1pin側)

PriBias ON
../_images/dipsw1.png

1.5.34. SW12 リセットスイッチ

システムをリセットするためのプッシュスイッチを持ち、PMICに入力する

../_images/reset_block.png

1.5.35. LED1 WiFi Status

M.2 Key-E LED1# WiFi Status
LED動作はカード依存
色:緑

1.5.36. LED2 Bluetooth Status

M.2 Key-E LED2# Bluetooth Status
LED動作はカード依存
色:緑

1.5.37. LED3 デバッグLED3

1.5.38. LED4 デバッグLED2

1.5.39. LED5 デバッグLED1

1.5.40. LED6 デバッグLED0

MPU GPIOから制御するデバッグ用LEDを4個もつ

デバッグLED

表示内容

部品番号

点灯

消灯

”色”

GPIO5_IO03

LED6

GPIO:0

GPIO:1

”緑”

GPIO5_IO04

LED5

GPIO:0

GPIO:1

”緑”

GPIO5_IO05

LED4

GPIO:0

GPIO:1

”緑”

GPIO4_IO29

LED3

GPIO:0

GPIO:1

”緑”

1.5.41. LED7 電源

5V電源入力インジケータLED
5V電源入力時: 点灯
色: 緑

1.6. 外観仕様

1.6.1. 外観

本体

../_images/exterior_case_1.png
../_images/exterior_case_2.png
../_images/exterior_case_3.png

基板

../_images/exterior_pcb_1.png
../_images/exterior_pcb_2.png
../_images/exterior_pcb_3.png

1.6.2. 外形寸法

本体

../_images/outline_drawing_case.png

基板

../_images/outline_drawing_pcb.png

1.7. 付属品

・電源入力用ターミナルブロック
・アナログセンサ入力用ターミナルブロック
・デジタルセンサ入力用ターミナルブロック

注意

詳細は取扱説明書を参照ください

1.8. 使用条件

項目

仕様、条件

備考

使用場所

屋内

環境基準Class B

使用環境
塵埃等なきこと
防水機能なし
Class Aを適応
IP00

動作温度範囲

5℃～40℃

TBD

動作湿度範囲

20％～80％未満

TBD

保存温度範囲

-5℃～70℃

保存湿度範囲

10％～80％未満

振動（動作時）

2.0 m/s2 (5～150Hz)

PoCの為、対象外　左記は参考値

振動（非動作時）

4.9 m/s2 (5～150Hz)

同上　輸送振動は左記以下にすること

雰囲気

腐臭性ｶﾞｽ等のなきこと

電源電圧範囲

DC5V±10%

USBポート電源供給時 4.9V以上推奨

消費電流

最大7A以下(外部供給含む)

コントローラ部のみ最大2.5A以下

設置方法

選択市した販筐体による

固定可能な筐体を選択すること

EMC

CISPR22 ClassA相当

評価のみ