DIY DSP PROCESSOR PROJECT PAGE

非常にリーズナブルな価格で買えるAnalog Devices社のSigma DSPのチップは良いのだが、書き込みに使用するUSBiというUSB接続のSPI/I²Cアダプターが１万円弱と趣味で使うにはチト高すぎる、USBi 互換品が潤沢なAliExparessでさえ４千円ほどもするので、同じように感じた人たちも多かったようでFreeDSPコミュニティで Cyperess社のEZ-USBチップを使って互換ボードを作ってしまうという方法を見つけた。　早速ユニバーサル基板で試作してちゃんと動作する事が確認できたので、自分が使いやすいように部品のレイアウトだけを改変した基板を作ってみようと始めたのがこのプロジェクトの成り行きである。　オリジナルのFreeUSBiの解説PDFは→こちら

Design Concept

ドライバーのインストールに一手間かかるものの、基本機能は必要十分というか純正のUSBiと全く同じような動作をするので電気的な回路変更は何もしていない、ただFreeDSPのページで公開されている基板のレイアウトだと使いにくいと感じたので基板だけは作り直すことにした。　FreeUSBiの構成は市販のCypress製のチップを搭載したマイコン基板にドーターカードを載せるという形態を取っている、CY7C68013A を搭載したこの基板は通称Ez-USB FX2LPマイコン基板と呼ばれていてかなり普及しているようで、Ali-Expressやアマゾンを探すと同様なボードが多数見つかる。

上の画像のようにジャンパーピンが１本のものと２本のものがあるようだが、いずれでも使用できるとのこと。　日本で購入できそうなリンクといくつか貼っておきます（筆者とリンク先との利益関係は一切ありません、あしからず）

Install Preparation

PCB Design Files

動作的には全く同じですが、レイアウトが違うのと抵抗とFETはSMDかスルホール用を選べるようにしてみました。

FreeUSBi基板にはEZ-USB FX2LP基板の20Pヒ?ンヘッダーに対応したメスのソケットか?付きますか?、実装する際に表裏を間違えて付けてしまうと剥か?すのか?大変なのて?よく注意して実装してくた?さい。最新のki-CADファイルは以下のGitHubから落とせます

Modified FreeUSBi Board Construction (ver 0.21)

上の画像のように基板に部品を搭載し、EZ-USB FX基板上のジャンパーピンを抜いてからFreeUSBi基板と合体させます。　

合体させたら+5Vの電源ラインをEZ-USB基板のVBUSに繋がる電源プッシュスイッチから FreeeUSBi基板に渡す配線を追加します、この配線を忘れるとターゲット基板によっては電源が入らないので要注意。電源線か?接続て?きたら基板を合体させる前に mini USBケーフ?ルを接続して PCへト?ライハ?ーの設定をしてから、基板を合体させ10Pリホ?ンケーフ?ルを繋け?は?完成て?す。

FreeUSBi Windows Driver Installation

FreeUSBiドライバーのインストールを始める前に、アナデバ純正のSigma Studioのインストールを終えておきます。なぜならドライバーのインストールに純正USBiの設定ファイルの一部が必要になるからです。　Windows10の場合に「.NET4.7が必要なのにインストールされていない」と警告が出てSigmaStudioがインストールできない事がありましたが、何度かWindowsのアップデートが行われた後で再度トライしたらインストールできたなんて事もありました。　PCにSigmaStudioをインストールした直後の状態て?はアナテ?ハ?謹製のUSBiにしか対応していないのて?、FreeUSBi用のドライバをインストールする必要があります。　

GitHubの以下のURLからFreeUSBi用のト?ライハ?ーを含むファイル一式をクローン(ダウンロート?)します。 (緑色のホ?タンか?そうて?す)

クローン操作て?落ちてきたファイルは圧縮されていますから、解凍して「FreeUSBi\DRIVERS」のテ?ィレクトリ内にあるフォルダーの中から自分のPC-OSに合ったト?ライハ?ーを手動て?指定するのて?すか?、その前にSigmaStudioか?インストールした「ADI_USBi.spt」という名前のファイルを探し出してコヒ?ーし、指定するFreeUSBiト?ライハ?ーか?あるフォルダーに入れておく必要か?あります。
用意できたら以下の手順でFreeUSBiドライバーのインストールを行います。

FreeUSBiのドライバーはかなりマシンとの相性問題がありそうなので、もし上記の GitHub版のFreeUSBiドライバーでうまくインストールできなかった場合は、以下の3e-audio版を試してみてください

3e-Audio version FreeUSBi Manual & Driver

Board Test Procedure (Version 0.4)

全ての部品か?実装て?きたらEZ- USB FX2LP基板と合体させる前に、EZ-USB FX2LP基板上に挿してあるシ?ャンハ?ーヒ?ンは使用しないのて? 抜いておきます。

FreeUSBiとして動作させるにはEZ-USB基板とFreeUSBi基板を合体させてから再度PCと接続します。純正品と互換なピン信号アサインにするには+5Vの配線を接続する必要があります（FreeDSP SMD A/B基板ではこの+5Vピンは使用していません）残念ながらEZ-USB FX2LP基板はVBUS(+5V)を出力するピンヘッダが無いのでFreeUSBi基板P3に+5 V電源を供給するワイヤ配線をハンダ付けする必要か?あります。
EZ-USB FX2LP基板に付いているフ?ッシュ式の電源スイッチはUSBのVBUS電源+5V をオンオフしていますのて?、この先に続くハ?ターンを追っていけは?P3に一番近い接続場所を見つけられるものと思います。

　初めてEZ-USB FX2LP基板単体て?PCとUSBと接続すると、「インストールしています」というメッセーシ?か?表示され、Windowsのテ?ハ?イスマネーシ?ャーウイント?にはEz-USB FX2LP、または「不明なデバイス」として現れますか?、この状態て?はまた?FreeUSBiとしては動作していないのて?、上記のGIT-HUBから落としてきたFreeUSBi の対応するト?ライハ?ーフォルダーを指定して手動て?アッフ?テ?ートします。大抵の場合指定するとすく?使える状態になりますか?、場合によっては一度OSを再起動しないとテ?ハ?イスマネーシ?ャーて?「FreeUSBi」と認識してくれない場合もあります。

SigmaStudioを起動した状態て?「Hardware Configuration > Config」タフ?を選ふ?とUSBの文字のハ?ックか?緑色て?表示されていれは?認識成功て?す。もしUSBの文字ハ?ックか?赤色て?あれは?何らかの障害か?起きていてSigmaStudioアプリがFreeUSBiを認識て?きていない状態て?す。

不幸にしてブルーバックスクリーンや認識しないなどの障害が起きてしまった場合は、基板をPCから外し以下のWindows修復手順を試してみてください

Windows10の場合、SigmaStudioがインストールできない、SigmaStudioがインストールできてもFreeUSBiドライバーがインストールできない、FreeUSBiのドライバーのインストール中にBlueScreenでWindowsが落ちる、何事もなくインストールできたのに動かないなど様々な報告を頂いています。　敢えて古いマシンにインストールしてみるのも一案ですが、特にUSB3.0関連とか、他のCypressのUSBマイコンを使用した製品のドライバーとケンカしてたり、MSの.NET関連での互換性問題が多いような気もします、マシンやOSの「相性」という都合でどうしてもFreeUSBi が使用できない場合にはAliexpressで純正品の半額程度出せばハード的にUSBiと完全互換と思われるものを何種類も売っていますので、諦めてそちらに乗り換えるのも現実的な一案かと思います。（いまのところこれらの互換品を試した結果についての情報は得られていません、うまく行ったら教えて下さい）

Disable Driver Signature Enforcement (Windows10 ONLY)

Windows10ではセキュリティ重視の観点から、標準では署名ハッシュのないドライバーがインストールできない仕様になっています。このため更新インストールしようとすると「ハッシュ値が不正です、インストールを中止します」となってしまいます。この場合Ez-USB FX2LPのファームをちゃんとしたデバイスIDとPIDに書き換えるのが本筋なのですが、Cypressの開発ツールをインストールしてEEPROMを書き換える必要があるなど少々敷居が高いと思われますので、ここでは署名なしでインストールできる方法を紹介します。

『再起動」ボタンを押します、再起動すると次の画面で入力待ちになります。

数字キーの「７」（ドライバーの署名の強制を無効にする）を押します

また再起動するので、WIndows10にログインし、デバイスマネージャーを開いて「不明なデバイス」と見えているEz-USB FX2LPに対してドライバー更新インストールのステップ６を続けます。

インストールの途中で、このような警告ダイアログが出ますが「インストールします」を選択し続行してください。

FYI: 署名を修正したファイルを使用する方法（未確認）

Windows10にインストールを拒否されないようにするには正しい署名を持ったインストーラーを使用すれば良い訳ですが、FreeUSBi本家のファイルがなかなか修正されないのに業を煮やして自分で作っちゃった方みたいです、一度インストールに成功してしまったので私は確認できませんが参考までに紹介しておきます。

どうしてもダメなときは・・・・

Windows10も何とかインストールして使えるようになる場合が多いのですが、どうやっても FreeUSBiのドライバーが使えないチップセットがあるようで特定のメーカー製PCやノートではお手上げになってしまう場合が時々あって、最近は動きがなくFreeUSBiのドライバーが修正対応されるメドも立たない現状ではやむなくADI純正品(EVAL-ADUSB2EBUZ) を購入するか、中華製のUSBi互換品を手に入れるかしかないケースもあると思います。　ADI純正品が簡単な基板１枚で約１万円もするためか互換品市場もかなり強気の価格設定のようでほとんどが５千円切らないところか中には純正より高いものまで見受けられます、そのなかで10Pのヘッダーのピン配置が純正品と違うために比較的安価に売ってる「▶︎USBi」を購入してみました、外観は以下のような特徴的なドングル型です。

私が AliElpressで購入したところでは５本の独立したメス～メスの接続用ケーブルが付属してきました、これで「接続を純正USBiに合わせて使ッテネ」という事なのでしょうが付け外す度に毎回ピンアサインを確認するのも面倒なので10Pのリボンケーブルの途中で接続を変更して先端側で純正USBiと同じ接続になるようにして使っています。

以下に接続変換ケーブルの配線図を示します、この接続にてADAU1701でI2C接続、 ADAU1466でSPI接続にて何れも問題なく純正USBiと同様に動作することが確認できました、SigmaStudio からは純正のUSBiと同じに見えました。

付属の線では短かったので長めのリボンケーブルの先をバラして配線をメスソケットに直接ハンダ付けしました。

USBiと接続する側で細工し、接続部の保護と抜き差しが容易なように黒色のホットメルトで接続部を固めてしまいました。

簡単に済ませるには単に付属してきたメス～メスのジャンパーケーブルを正しく刺した状態を保てるようにホットメルトで固めてしまうだけでも十分でしょう。ADAU1701/1401ならSDA, SCL, GNDだけ接続すれば書けますし、AUDU1451/1466でSPI接続ならMOSI, MISO, SCLK, SS, GNDを接続すれば他の線は接続しなくても書けると思います。リボンケーブルとコネクタはそのままでユニバーサル基板にオスとメスのアングル形状のIDCヘッダー・ソケットを載せて、その基板上で接続を変換するアダプタ型として作るのも良いと思います。

FreeUSBi Building Page

Introduction