「環境発電マイクロコントローラでIoT電池の交換を不要に」(Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)

　「アプリケーションラボ」は、Digi-Key社のご協力をいただいて、Digi-Key社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。

　今回は、環境発電を利用したIoT機器の開発に適したルネサスエレクトロニクス社のRE01マイクロコントローラについて解説した記事をご紹介します。

■環境発電マイクロコントローラでIoT電池の交換を不要に

　IoT機器の電源には多くの場合電池が使用されていますが、1次電池は交換する必要があり、2次電池の場合は充電する必要があります。そこで、太陽光などによる環境発電(エナジーハーベスト)を利用できればメンテナンスの手間を大幅に削減することができます。しかし、環境発電用の回路や部品が増えるとコストアップになり、装置も大きくなりがちです。

　ルネサスエレクトロニクス社のRE01ファミリは、低消費電力で動作するIoT機器用に開発されたマイクロコントローラで、環境発電コントローラ(EHC)を内蔵しています。そのため、環境発電用の回路や部品を用意する必要がなく、装置を小型化でき開発も短時間で可能になります。

　RE01マイコンでは、低消費電力を実現するためにSOTB(Silicon On Thin Buried Oxide)と呼ばれるプロセス技術が採用されています。これは、ゲート/ソース/ドレインとシリコンベースの間に薄い酸化膜の絶縁層を作ることでシリコンベースに流れる漏れ電流を防止する技術です。SOTBにより、従来はトレードオフの関係にあった、動作電流とスタンバイ電流の両方で超低消費電流を実現しています。

＜ RE01 1500KBの内部ブロック図 ＞

　【アプリケーションラボ】では、IoT機器に環境発電が必要な理由について解説し、ルネサス社のRE01マイコンの特長と使い方を紹介しています。RE01マイコンは、最大64MHzで動作するArm Cortex-M0+コアを採用し、EHC、フラッシュ、Trusted Secure IP(TSIP)、14ビットA/Dコンバータ、タイマ、複数のペリフェラルインターフェースを搭載しています。さらに、画像処理用のグラフィックアクセラレータとLCDコントローラ、モータドライバ制御回路、低速パルス発生器など、IoT機器に必要な機能をほとんど内蔵しています。動作電圧範囲は1.62～3.6Vで、搭載するフラッシュが1.5MBと256KBのバージョンがあります。

＜ EK-RE01 1500KB評価キット ＞

　RE01マイコンの評価ボードも用意されていて、環境発電素子用インターフェースや2次電池接続用インターフェース、Arduino互換インターフェース、Pmodコネクタなどを搭載しています。さらに、ソーラーパネルやPmod互換の低消費電力LCD拡張基板、USBケーブルなどが同梱されています。評価ボードはオンボードデバッグ機能を備えているので、USBケーブルをパソコンを接続するだけでプログラムの作成やデバッグが可能です。

　ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。

REファミリマイコン(RE01 1500KB) 【R7F0E015D2CFP】 ￥1,669(税込￥1,835)
REファミリマイコン(RE01 256KB) 【R7F0E01182CFM】 ￥754(税込￥829)
EK-RE01 1500KB評価キット 【RTK70E015DS00000BE】 ￥50,199(税込￥55,218)
EK-RE01 256KB評価キット 【RTK70E0118S00000BJ】 ￥49,199(税込￥54,118)

　下記の2本の解説記事も同時に公開しました。合わせて参考にしてください。

■屋内および屋外LED照明向けの新規格コネクタの理解と応用

　現在では、屋内外の照明の新規設計や既存設計の更新の際にはLEDが最初に考慮されます。ここでは、LEDが普及した理由および相互運用性を確保して迅速な開発を可能にするDALIとZhagaの2つの接続規格について解説します。

■オーディオコーデックにより組み込みシステムのオーディオ性能を簡単に最適化する方法

　最近は組み込み機器でも音質が重視されており、オーディオコーデックが搭載されるようになっています。ここでは、組み込みシステム用オーディオコーデックの内部構成および音質を向上させるコーデックのチューニング方法を解説します。

　マルツエレックは、ZEPエンジニアリングが企画・編集した技術解説記事「Zynq搭載ボードの決定版“Eclypse Z7”で始める高速信号処理システム開発」を下記のWebページにて公開いたしました。これは、リニア・テック代表の別府伸耕氏にご執筆いただいたもので、非常にわかりやすい解説となっています。ぜひ、ご一読ください。

■Zynq搭載ボードの決定版“Eclypse Z7”で始める高速信号処理システム開発

[Vol.1] 開発環境“Vivado”をインストールしてFPGA(PL)でLチカ

[Vol.2] C言語プログラムでZynqの“PS”を動かす実験

[Vol.3] PLによるディジタル・フィルタのサンプル・プロジェクトによる実験

＜ Eclypse Z7 ＞

　Eclypse Z7は、Digilent社が販売するZynq-7000を搭載したFPGA開発ボードです。Zynq-7000は、ARM Cortex-A9 MPコアとFPGAロジックを組み合わせたAll Programmable SoC(AP SoC)と呼ばれるデバイスです。マイコンのプログラミングの容易さとユーザーが回路を設計できるFPGAの利点を活かすことができます。

　Eclypse Z7では、SYZYGY(シジギー)という高速インターフェース規格が採用されています。SYZYGYはボードメーカーのOpal Kelly社が開発した規格で、最大500MHzまでのデータ転送が可能です。Eclypse Z7には2個のSYZYGYコネクタが搭載され、Zmodと呼ばれる拡張ボードを接続することができます。Zmod拡張ボードには、現在14ビットA/Dコンバータモジュール「Zmod ADC 1410」と14ビットD/Aコンバータモジュール「Zmod DAC 1410」があります。

　今回公開した解説記事では、Eclypse Z7と無償で利用できる開発環境Vivadoを使用して、LED点滅回路(いわゆるLチカ)からC言語によるアプリケーションの作成方法、Zmod ADC 1410とZmod DAC 1410によるディジタル信号処理システムの構築方法などを解説しています。

Eclypse Z7 Zynq-7000開発ボード 【410-393】　￥51,799(税込￥56,978)