ボクにもわかる
IchigoJam用 マイコンボード互換機

純正基板の基板図

　製作の参考のために純正基板の基板図を下記に示します。裏面は全面ベタGNDとなっているので回路としてはこの図だけで理解できると思います。
　電源レギュレータに使用するLDOは左側ピンがGNDの特殊なタイプです(中央ピンにGNDがあるのが一般的)。またPS/2キーボード用のミニDIN 6ピン端子やビデオ出力端子はピンピッチがユニバーサル基板と合わない形状であることが分かります。

自作互換基板：キットでは無く部品を買って自作する

　キットを購入するのではなくIchigoJam用マイコンボード（プリント基板）の互換機※を製作する場合は、IchigoJam BASIC のファームウェア書込みが必要になります。USBシリアル変換アダプタを接続できるようにし、ファームウェア書き換え用のスイッチを追加することでファームウェアの書き換えをしやすくしました。ここでは、以下のような部品をそろえて、IchigoJamマイコンボードの互換機を自作します。

自作互換基板：IchigoJam用マイコンボードの互換機を製作する

　ユニバーサル基板を使って自作のIchigoJam用マイコンボード互換機を製作します。下図は部品配置図です。左上の黄色の端子はビデオ出力、右上はキーボード端子、右中央は電源回路とACアダプタ用のDCジャックです。マイコンの下には圧電スピーカ用の保護回路とマイコンのデカップリングコンデンサ、タクトスイッチ（左下）用のプルアップ抵抗を配置しました。右下のピンヘッダはUSBシリアル変換アダプタ接続用です。

自作IchigoJam用マイコンボード互換機の部品配置図

　下図は裏面の配線パターン図です。ビデオ出力端子、キーボード端子の部分は基板に穴あけ加工を行っています。また、通常はDCジャックにも穴あけ加工が必要です。ここでは2.54mmピッチ端子のDCジャックを用いています。
　基板のパターンを配線する際は、なるべく図面どおりにGNDパターンを引いてください。ここではノイズを考慮して配線してマイコンのGNDを中心にGNDパターンを配線しています。また、電源ICレギュレータ(LDO)は一般的な中央がGNDのタイプを用いました。

自作IchigoJam用マイコンボード互換機の配線パターン図

　マイコンにはVCC端子が2つあり、これらは基板の表面で接続しています。またPS/2キーボードのGNDもマイコンのGNDから表面で接続しています。あと、USBシリアル変換アダプタのRX端子とマイコンのTX端子との接続も表面で配線します。

　ファームウェア書き換え用のISP端子とリセット端子はスライドスイッチに接続しています。ISP端子はスイッチの切り替えでGNDへ、RESET端子は積層セラミックコンデンサを経由してISP端子に接続しています。ISP端子をGNDに切り替えた瞬間にRESET端子もGNDに接続されますが、すぐにコンデンサが充電されてRESET端子がHIGHレベルに戻ります。

(回路に関する参考情報)

　5VのPS/2を3.3V動作のLPCマイコンに直結していますが、5V入力トレラント機能を搭載しているので安心してください。
　クリスタル（水晶）が安定しない場合はマッチング回路が必要です。クリスタルの両端子に33pF程度のコンデンサをGNDに対して並列に追加すれば20pF程度の負荷容量のクリスタルとの整合がとれると思います。
　PS/2端子のポリスイッチを5VのLDOに変更すれば9V電池などによる電源入力に対応することが出来ます。ただしACアダプタを使用する場合は約250mA以上の電流が流れないような過電流保護機能の付いたレギュレータを選びます(PS/2規格上は275mAで遮断することになっている)。なお、純正 IchigoJamではマイクロUSB変換基板上の100mAのポリスイッチで保護しています。
　ファーム書き換えスイッチは簡易的なものです。動作しない場合は再実行することを前提にしています。NXPのマイコンでは初めての試みで、まだ数回しか使っていませんが、今のところ一度も失敗していません。
　タクトスイッチのプルアップ抵抗は通常の動作時はマイコン内部でプルアップされているので不要ですが、SLEEP時の割込みに使用するので、取り付けたほうが良いでしょう。純正 IchigoJamでは1MΩが入っています。しかし、ここで製作するユニバーサル基板はノイズなどでSLEEP解除される懸念があり、100kΩに下げています。(純正 IchigoJamはノイズの影響を受けにくい全面ベタGNDとなっているので1MΩでも安定する)

ファーム書込：Flash Magicでファームウェアを書き込む・書き換える

　IchigoJam BASICのファームウェア(HEXファイル)はjig.jp社の著作物ですが、同社の「IchigoJam ロイヤリティフリープログラム利用規約」に同意することでマイコンに書込んで使用することが出来るようになります。
　ただし、当該ファームウェアを書き込んだマイコンやマイコンを含む製作物を譲渡したり販売する場合は、jig.jp社とのライセンス契約（有償）や承諾などを得る必要があります。

パソコン接続：製作したIchigoJam用マイコンボード互換機の動作確認

　まずはTeraTermなどのターミナルソフトでIchigoJam用マイコンボード互換機に接続してみます。速度は 115,200 baud、8ビット、ノンパリティです。またIchigoJamの処理速度に対応するために送信遅延を25ms/字、250ms/行と設定します。

ターミナルソフトの通信設定の例

　IchigoJamの改行コードは「LF」です。受信には「LF」を送信には「CR+LF」を選択します。またローカルエコーのチェックは必須です。

ターミナルソフトでIchigoJamに接続するための設定

　設定が出来たら接続してみます。ターミナルソフトからキーボードで「L」「E」「D」「スペース」「1」と「Enter」キーを入力してみてください。「LED 1」はLEDを点灯させる命令です。正しく動作していればLEDが点灯します。
　また、「BEEP 10」と入力するとブザー音がなります。

ターミナルソフトでIchigoJamの動作確認を行っている様子

　先にPS/2キーボードとテレビを繋いで同じことを確認しても良いのですが、大人の方々は、IchigoJamのすぐ近くにパソコンがあると思いますので、シリアルの方が先に確認できるのではないかと思いました。
　もちろんPS/キーボードを接続した状態でもターミナルソフトからの入力を受け付けます。とくにプログラムの転送をターミナルソフトから行えるメリットは大きいです（方法は後述）。
　ただし、テレビモニタとターミナルソフト上の表示は必ずしも一致するとは限りません。例えば、ターミナルソフトのカーソルキーをIchigoJam側は解釈してくれません。また、文字の表示位置を指定するLOCATE文はテレビモニタ上のカーソル位置にしか反映されません。LOCATE文を使うとターミナルのカーソル位置とモニタのカーソル位置が合わなくなり、例えばモニタ上のカーソルの部分にコマンドがあった場合に「Enter」を押して意図しない命令が実行されてしまう懸念もあります。(ターミナルソフトを使った場合のCLS文やLOCATE文のサポートを期待しています。)

IchigoJam 0.9.8 by @taisukef
OK
LED 1
OK
BEEP 10
OK

　上図をプログラムにして実行した例を以下に示します。BASICでは最初に数字（行番号）が無ければ即実行するコマンドとして受け付け、行番号を付与するとプログラムになります。プログラムは「RUN」で実行することが出来ます。

IchigoJam 0.9.8 by @taisukef
OK
10 LED 1
20 BEEP 10
RUN
OK

パソコン接続：テストプログラムを転送してみよう

EEPROM保存：作成したプログラムを保存する

キャラクタ液晶LCDの接続

プリント基板を製作する

　IchigoJam用のプリント基板の製作に関する情報を下記に掲載しています。

プリント基板の仕様

• EEPROM搭載
• クリスタル搭載
• 圧電ブザー搭載
• リセットボタン
• ファーム書換用ISPボタン
• Arduino用拡張IOシールド対応(一部の液晶,XBee,モーターなど)
• ACアダプタ対応
• 5V 500mA レギュレータ搭載可能(放熱は基板にビス止め)
• USBシリアルモジュール(Arduino用/秋月)対応
• USBシリアルICの表面実装可能(前記モジュールと排他)
• USBコネクタ実装可能(ICの表面実装用/電源用)
• 小型I2C液晶搭載可能(シリアルモジュールと排他)
• ノイズ対策対策(XBeeワイヤレス通信時を想定)