UDP通信による汎用I/OユニットVer2の製作

【概要】

　PIC18F67J60を使ったLANに接続可能な汎用I/Oユニットを作ってみます。
UDP通信で直接制御可能とし、PC側はVisual Basicでアプリケーションを製作
します。下図が全体外観で、これでPCから下記の機能が実現できます。


　・デジタルの入出力制御
　　　LEDの点滅制御
　　　スイッチの状態入力
　・アナログ計測値のスキャン
　・液晶表示器へのメッセージ出力


　この汎用I/Oユニット用のプログラムは、マイクロチップ社のTCP/IPスタックの
デモプログラムをベースにしてUDPアプリケーション部を追加して製作します。

【内部構成】

　汎用I/OユニットVer2の全体構成をブロック図で表すと下図のようになります。
基本的な構成は前頁の汎用I/Oユニットと同じですが、RS232Cの接続を直接
できるようにインターフェースICとDSUBコネクタを実装しました。
LAN接続部もより簡単な構成にしました。

【回路図】

この汎用I/Oユニットの回路は下図となっています。
この回路図はフリーのEDAツールである「Eagle」で作成しました。
LANコネクタ部にパルストランス、LED内蔵のものを使いましたので、
終端抵抗とコンデンサだけの実に簡単な回路構成になります。
データシートでは、このLAN用の電源供給部でフェライトビーズが指定
されていますが、入手が難しかったので通常の33uFのRFコイルで代用
しています。

電源は3.3Vですので３端子レギュレータには3.3V出力を使い、入力に
5VのACアダプタを使うことにしました。
そしてこの5V電源を直接CN2のコネクタに接続しています。
実はこのコネクタには液晶表示器を接続する予定なので、この液晶表示器
が5Vでしか動作しませんので、ここを５Ｖ駆動とします。

RS232Cのインターフェースにはレベル変換用のICとDSUBコネクタを基板
に実装しました。




《ファイル》
　下記で本I/Oユニットの回路図とパターン図のEagle用のファイルが
　ダウンロードできます。

　　★　汎用I/OユニットVer2回路図
　　★　汎用I/OユニットVer2パターン図

【外観】

作成した回路図からEagleを使ってパターン図を作成します。パターンは片面
基板で、サンハヤトの10k基板サイズ（75×100mm)に納まるようにしました。
完成した汎用I/Oユニットの外観は下記の写真のようになります。


汎用I/Oユニットの部品面
PICは取りはずした状態
PICのサブ基板の下にも抵抗やコンデンサ
を実装しています。

汎用I/Oユニットのはんだ面
今回の回路図作成とパターン作成には
フリーソフトのEagleを使っています。

汎用I/Oユニット基板の全体外観
中央が変換基板に実装したPIC18F67J60
変換基板へのはんだ付けはTQFPタイプ
のパッケージなので、はんだ付けには
ちょっとコツが必要ですが、それほど難しくは
ありません。（実装方法のページを参照）

【PIC側プログラムの製作】

　汎用I/OユニットのプログラムはTCP/IPのデモプログラムVer3.75を元にし、
それにUDP通信のアプリケーション部を追加しています。
　本ユニットに使用したデモプログラムは、デモプログラムの構成の中で
ウェブサーバ用のデータをプログラムメモリに格納する構成のものです。
したがって、UDP通信機能とウェブサーバ機能の両方の機能を持っています。

追加したUDP通信処理部は下記ファイルのようになります。

★ UDP I/Oの追加ファイル

この中にある関数　UDPControlTask()　をMainDemoのmain関数内で毎回
呼ぶように追加します。

★★★　UDP　I/Oのプロジェクトファイル一式

【PC側プログラムの製作】

PC側のUDP通信を使ったアプリケーションを製作します。
ベースはVisual Basicですが、Visual Studio.NET 2003を使います。
Visual Basicで「Socketクラス」の中の「UDPClientクラス」を使うことで
至極簡単にUDP通信のアプリケーションを作ることができます。
基本の流れは下記のようになります。

　　　インスタンス生成
　　　　　↓
　　　Connect　　　　UDPで相手のポート接続を確認をする
　　　　　↓
--→Send　　　　　　データを送信する
|　　　　　↓
|　　　Receive　　　　折り返し送られて来るデータを受信する
|　　　　　↓
|　　　データ処理　　受信したデータ内容に基づいた処理を実行
|＿＿__＿|
　　　　　↓
　　　Close　　　　　通信を閉じる


今回作成したアプリケーションの基本フォームは下図のようになって
います。この各ボタン押下により対応する機能が実行されます。




「接続」
　　UDPで相手のポートとの接続をします。
　　IPアドレスは今回は固定となっています
「LED制御」
　　２個のLEDのオンオフ制御を出力し、折り返しの状態で
　　ボタンの色を赤、緑に変えます。
「SW入力」
　　４個のスイッチの状態を入力し、オンオフを色で表します。
「計測」または「停止」
　　２個の可変抵抗のAD変換値を10進数で表示します。
　　計測を押すと0.1秒周期で計測を繰り返し、停止を押すと
　　計測機能を停止させます。
「LCD」
　　下の欄のメッセージを液晶表示器への表示メッセージとして
　　送信します。
「消去」
　　液晶表示器の全消去を指示します。

下記がプロジェクトのファイル一式です。
Visual Studio.NET2003のVisual Basic用のファイルとなっています。

★　UDP汎用I/O プロジェクトファイル

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