カメレオンＵＳＢとは？

更新履歴

2005.5.23   ロジアナのページに24MHz(CLK24)の波形を追加
2004.12.17  ロジアナを複数同時に使用できるようにバージョンアップしました。
2003.8.1  プリント基板がVer1.4になりました。レギュレータがフラットパッケージになりました。
2003.2.6  プリント基板のVerが1.3になりました。注意点がありますので製作のページをご覧ください。
2002.7.11 カメレオンUSBのプリント基板がVer1.2になって作りやすくなりました。AN2135のランドを広くして、セラロックの位置をチップに近づけました。
2002.5.24 ロジアナキット1Mbit版に伴う修正。
2002.5.12 木村さんの作成されたロジアナソフトMyLAへのリンクを追加。
2002.3.18 はんだ付けのページを追加。（製作のページからジャンプします）
2002.3.8   製作のページを更新。（セラロックに関する更新）
2002.2.13  ロジックアナライザのページを全面的に更新。ロジアナキットの配布開始。
2002.2.1   CPLD,EZ-USBチップ入荷により、カメレオンＵＳＢキットの配布再開。
2002.1.30  Win2000対応で、cusbwr.exe logiana.exe cusb.cを更新。
2002.1.30  回路図データ(.ce2、.lib)が化ける問題に対応。
2002.1.30  カメレオンＵＳＢライブラリのページにＦＷの作成を加筆。
2002.1.23  ロジアナキット２０セット達成。ありがとうございます。
2002.1.19  ＣＰＬＤ書き込みツールcusbwr.exeを更新
2002.1.18  カメレオンＵＳＢ回路図のセラロックが24MHzになっていたので12MHzに修正
2002.1.15  カメレオンＵＳＢ公開

カメレオンＵＳＢの特徴

Cypress EZ-USB(AN2135SC) + Xilinx CPLD(XC95144XL-10TQ144)。
ＵＳＢ接続。ノートＰＣでも利用可能で場所を選ばない。別電源不要。
ＣＰＬＤの書き込みをＵＳＢ経由で出来る。（専用の書き込みデバイス不要）
EZ-USBのファームウエアはＰＣ側の個別アプリケーションが必要に応じてダウンロード。ＣＰＬＤを書き換え、接続するアタッチボードを変えるだけで様々な目的に使用出来る。（これがカメレオンの由来です）
開発ツール（EZ-USB、ＣＰＬＤ）が無料で入手可能。
ＣＰＬＤの１０１本のＩＯ、１４４個のマクロセルが自由に使用可能。
EZ-USBの供給する24MHzクロックをCPLD回路で使用可能。
CPLDは5V,3.3V　IOトレラントで、コネクタに3.3V 5Vを供給。
3.3V、5Vのどちらのデバイスでもそのまま接続可能。
AN2135SCの高速書き込み・読み込みモード＋CPLDロジックで、実転送速度1Mbyte/Sec超のＵＳＢ転送速度を実現可能。
EZ-USBのI2C、UARTのインターフェイスを使用して他のデバイス接続可能。
汎用のＣ言語で書かれたライブラリ、EZ-USB用のファームウエアを使用することにより、簡単にアプリケーションが開発可能。
ＵＳＢ、ＶＨＤＬ、Verilogの学習に最適。
キットの価格は4980円。
１万円以下で100MHz,32Chのロジアナが作成可能。

カメレオンＵＳＢのコンセプト

そもそも私がカメレオンＵＳＢを作ろうと思った理由は２つあります。

＜理由１＞
ここ１０年近くゲーム機の解析などを趣味にしていますが、最近のゲーム機は高度になり、ほとんどの部品が専用のカスタムチップになっています、そのため一般に手に入るデータシートなどからの解析が不可能です。
解析するためにはロジックアナライザーを使って実際の信号を目で見る必要があります。
ロジアナも最近はかなり安くなっていますが、安いものでも６万円程度はするため個人では手を出しにくいです。安いものですとチャンネル数も少ないです。データバスの解析をするには２０チャンネル以上は欲しいものです。
そこで、２０チャンネル以上、１００ＭＨｚのロジアナを１万円以下で作りたいと考えました。

＜理由２＞
最近のＰＣは非常に高機能になってしまったために、昔のＣ－ＢＵＳ（ＰＣ－９８）やＩＳＡバスのように簡単に自作のハードウエアを接続することが出来なくなってしまっています。
ちょっとした自作ハードをＰＣに接続するために、例えばＰＣＩのボードを設計しなければならない。これでは簡単に何か自作するのは無理です。
プリンターポートやシリアルポートを使うのも一つの方法ですが、ノートＰＣではこれらのポートを持たないものも多く存在します。また、最近ではこれらのデバイスはレガシーデバイスと呼ばれ、今後数年のうちに無くなってしまいそうな雰囲気です。私も１０年以上前に、ＰＣ９８のＣ－ＢＵＳで動くＲＯＭライターやロジアナを自作して使っていました。ところがＰＣ９８を廃棄してしまったため使えなくなり、ほこりをかぶっています。
そこで、趣味の電子工作レベルで簡単に使いこなせて、なおかつ最低でも今後５年間は使い続けることが出来るインターフェイスを採用したい。これが二つ目の理由です。

上記理由によりＵＳＢを使ったインターフェイスボードを使うことを考えました。
一般にＵＳＢもＩＳＡバスなどと比べると複雑で簡単にアマチュアが使いこなせるものでもありません。しかしＣｙｐｒｅｓｓ社のＥＺ－ＵＳＢというデバイスは非常に使いやすく、ファームウエアをＰＣからデバイスにダウンロードすることが出来、開発ツールも無償で入手することが出来ます。また、開発ツールに付属しているドライバを使用することにより、厄介なWindows用のドライバを開発する必要もありません。
基本的にはＥＺ－ＵＳＢをベースに作ろうと考えました。しかし、ＥＺ－ＵＳＢはＩＯの本数が最大でも１８本と少ないため、ちょっと複雑なことをやろうとすると足りなくなります。そこで安価なプログラママブルなロジックデバイスであるＣＰＬＤと組み合わせて使うことにしました。
ザイリンクスのＣＰＬＤは無料で入手可能なロジック設計・生成ツールの「WebPACK」を使用して開発することが出来ます。デバイスのプログラムもＥＺ－ＵＳＢのファームウエアにやってもらえば特別なプログラム装置も不要になります。

EZ-USBファミリの中でAN2135SCを選んだ理由は、ＣＰＬＤを接続する以上高速転送が可能なデータバスを持つチップを使いたかったからです。AN2131QCという選択肢もあるのですが、ＣＰＬＤを接続するのでＩＯの数にこだわる必要は無く、基板サイズも小さく出来るのでAN2135SCにしました。
XILINXのチップの中で、XC95144XL-10TQ144を選択した理由は、ロジアナが入るマクロセル、ピン数、3.3V 5Vトレラント、価格を判断して選択しました。
将来的にはEZ-USB_FX2 + SPARTAN2 なんてのも面白いかなと思っています。

謝辞

カメレオンＵＳＢは下記のＨＰで提供される情報、あるいは無料のソフトウエアを使用させて頂いております。
ありがとうございます。この場を借りてお礼を申し上げます。