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documents:os:linux:debian:bbb-doc010

010.変換基板

2026-09-07 変換基板完成

概要

  • BBGが来る
  • 電圧からBBGを守るための変換基板を作る

BeagleBone Green

前回起動しなくなってしまったBeagleBone Black(BBB)は恐らく、電圧3.3VのGPIOの端子へ5Vを接続してしまったために故障した、と推測される。

代替機を考えていたところ、Seed StudioBeableBoard.orgのコラボで生まれたBeagleBone Black 互換機である BeagleBone Greenが存在する事に気付く。

HDMIの機能とDC5Vの入力端子が省かれたくらいで後はほぼBBB互換、そして価格的にお手頃、なので代替機としてBBGを発注した。

5Vの脅威から守る方法

またBBGを昇天させることはしたくない。何かうまい手はないかChatGPTさんに聞いてみたところ、74HCT244のIC利用を提案される。このICを使って、電圧的に5Vの世界からBBGのGPIOを隔離しよう、という事。
SN74HCT244 TTL 互換 CMOS 入力、3 ステート出力、8 チャネル、4.5V ~ 5.5V バッファ

接続を試みていたLCD 1602Aは5V駆動。BBBやBBGのGPIOは3.3V。
前回は1602Aへの信号線RS、E、D4~D7を直接GPIOへつないだために何らかの理由で1602Aから5Vが出てGPIOへ一撃を加えてしまった、と。
この74HCT244を使うと5Vの脅威にBBGのGPIOを晒す事無く、3.3Vの入力を1602Aへの出力に変換してくれる、と理解して良さそうだ。

7セグLEDの時もトランジスタで同じような回路を組み込んでいる。※この時は電流の逆流防止用途だけど

調べると CD74HCT244 と SN74HCT244 の二つが見つかったのだけど、前者は6チャネル、後者は8チャネルとある。ピンアサインは同じで違いが分からない。後で混乱するのも嫌なので後者を選択した。
この図は1OEのブロックだけど、SN74HCT244は2OEのブロックもあり、1A1~1A4,2A1~2A4の計8個のGPIOのピンと接続できる。LCD制御で6つのGPIOのピン接続を行うので数は足りる。
1A1~1A4、2A1~2A2の内容が1Y1~1Y4、2Y1~2Y2に出力されるので、この1Y1~1Y4、2Y1~2Y2をLCD1602AのRS,E,D4~D7へ接続する。

今回は温湿度センサーへの接続も変換基板上に設ける。
ただし 74HCT244 経由での接続ができない(GPIOからの出力のみに対応している状態)ので、こちらには保護抵抗を挟み電流制限を行う。

 5.0V ÷ 3kΩ ≒ 1.7mA
 3.3V ÷ 3kΩ ≒ 1.1mA

5V、3.3Vのどちらでも過電流は流れない。さっそく更新してみると……センサー値が読み取れない。抵抗を入れたせいで信号のたち上がり下がりのタイミングがずれている模様。
その為、今度は3.3Vを別途取り込んでこれをセンサー用の電源とする。これならBBGのGPIO直結でも大丈夫だと思う。

完成した工作物

変換基板実物
ハンダ付け後の基板
IC上に配置されている抵抗は後で変更している。

変換基板上のピンアサイン
ピンアサイン

変換基板経由で接続されたパーツ間配線
パーツ間配線図

Arduino UNO R3でデバッグ

ここまで来てもBBGが届かない。予定日変更され翌日は「お届け日が決められない」とか……天気とか自然災害的な話で配送できない状態?

仕方ないのでArduino UNO R3を使い変換基板経由でLCDとセンサーが使えるか確認する。無事動作。

UNO R3 interface board(IN)
D12 output E
D11 output RS
D7 input/output DATA
D5 output D7
D4 output D6
D3 output D5
D2 output D4
+3.3V 3.3V
+5.0V 5V
GND GND
interface board(OUT) Parts
D7 LCD1602A D7
D6 LCD1602A D6
D5 LCD1602A D5
D4 LCD1602A D4
E LCD1602A E
RS LCD1602A RS
K LCD1602A K
A LCD1602A A
VO LCD1602A VO
VSS LCD1602A VSS
VDD LCD1602A VDD
R/W LCD1602A R/W
DATA DHT22 OUT
VCC DHT22 +
GND DHT22 -

20260905-185315.jpeg

documents/os/linux/debian/bbb-doc010.txt · 最終更新: by k896951

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