分解のススメ 第9回 売ってる製品を改めて自作する「Remake」のススメ

1. M5Stackの互換機をつくった話
2021/06/12
@tomorrow56
Masawo Yamazaki
分解のススメ 第9回
売ってる製品を改めて自作する「Remake」のススメ

2. 自己紹介
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Twitter: @tomorrow56
1000円+電子工作
Thousand+DIY

3. 月刊 I/Oで「100円ショップのガジェット分解」をしています
http://www.kohgakusha.co.jp/books/detail/978-4-7775-2134-0
書籍情報
Amazon
単行本発売中 noteでマガジンもやってます
https://note.com/tomorrow56/m/ma0073059b5ac

4. もともとはESP32を使った
同人ハードを作っていました。
https://www.switch-science.com/catalog/3456/ https://bit-trade-one.co.jp/admu32f/

5. 2017年秋にM5Stack登場

6. M5Stackとは
•Wi-FiとBLEが使えるSoC「ESP32」を搭載したコンパクトな開発モジュール
•5.4cmx5.4cmの筐体にカラーLCDディスプレイ、microSDカードスロット、スピーカーを搭載
● スクリーン: 320x240 カラーTFT LCD
● 内蔵スピーカー: 1W
● 電源入力: 5V-5.5V/500mA(USB Type-C)
● 内蔵電池: 3.7V/150 mAh
● インターフェイス:
I2C(GROVE) x 1
microSDスロット x 1
M-BUS(SPI,UART,I2S,ADC,DAC)

7. M5Stackとは
•Wi-FiとBLEが使えるSoC「ESP32」を搭載したコンパクトな開発モジュール
•5.4cmx5.4cmの筐体にカラーLCDディスプレイ、microSDカードスロット、スピーカーを搭載
● スクリーン: 320x240 カラーTFT LCD
● 内蔵スピーカー: 1W
● 電源入力: 5V-5.5V/500mA(USB Type-C)
● 内蔵電池: 3.7V/150 mAh
● インターフェイス:
I2C(GROVE) x 1
microSDスロット x 1
M-BUS(SPI,UART,I2S,ADC,DAC)
ArduinoIDEで開発できて、WifiとBLEが使える
「カスタムできるガジェット」

8. しかも新製品がなんかすごい勢いで増殖中
CEOのJimmyさん

9. 沼です

10. ということで
M5Stackの互換機
を作ってみました
そして、ちょっとだけはまった話です…

11. やさしいM5Stack互換機の作り方

12. M5Stack互換機のターゲット
•日本の技適取得済の「ESP-WROOM-32」ベース
•一般ルートで購入できる部品を使用
•M5Stackのライブラリがそのまま使える
•ArduinoIDEのスケッチ互換
•とりあえず機能を「スタック」する構成

13. M5Stackのサイトから回路図入手
https://m5stack.oss-cn-shenzhen.aliyuncs.com/resource/docs/schematic/Core/M5-Core-Schematic(20171206).pdf
当時のサイト

14. まずは回路図と内部デバイスの結線を調査

15. 必要なデバイスと基板を準備
ESP-WROOM-32 Break Outボード
(自作)
PAM8403 D級アンプモジュール
(aitendo) + ユニバーサル基板
薄型スピーカー
(ダイソーのBTスピーカを分解)
ILI9341搭載2.4inch SPI液晶
(Aliexpress)
SPI液晶変換+操作ボタン基板
(ユニバーサル基板)
マイクロSD->SD変換アダプタ
(千石電商)

16. 使用しているピンリストを作成し割り当て

17. ここで問題が発生...

18. <問題 その1>
ボタンBとCのピンがESP-WROOM-32に出て無い・・・

19. <問題 その2>
LCD表示がおかしい (アングル設定が特殊)

20. M5Stack互換機のターゲット
•日本の技適取得済の「ESP-WROOM-32」ベース
•一般ルートで購入できる部品を使用
•M5Stackのライブラリがそのまま使える
•ArduinoIDEのスケッチ互換
•とりあえず機能を「スタック」する構成
← 断念…

21. M5Stackのライブラリの修正は2箇所
Config.h
場所： ( Arduino)librariesM5Stacksrcutility
← ボタン割り当て変更
ILI9341_Rotation.h
← Memory Access Control変更

22. ということで出来たのがこれです
USB Hostも入れて5段積みにしました
(M5Stackだけに)
不評なM5Stackの爆音対策で
ボリューム付&ヘッドホン出力追加
①
②
③
④
⑤

23. M5Stack互換機を作ってわかった事
1. コピーしにくい「オリジナルのハードウエア」
• ボタンの割り当て、LCDの表示設定
• このほかにも
• M-BUSコネクタ(オリジナル低背SMTピンヘッダ)
• LiPoコネクタ極性が汎用品と逆
等々(他にもあるかも)
2. M5Stackライブラリのバランスのよさ
• オープンになっているライブラリをうまく組み合わせて、使いやすく
Wrapperにくるんでいる
3. M5Stackの音声ノイズ: ピーピーうるさい10KHz成分
• BeepをPWM(LEDC)で出している影響かと思っていたが違った。
(互換機では聞こえないレベル
)
4. M5Stackの音声ノイズ: DAC使用時のSPI通信ノイズ
• オーディオアンプの入力ではなく、出力にのっている。
(互換機で悪化)
• 3のノイズと合わせて電源・GND周りの設計見直しが必要

24. M5Stack互換機を作ってわかった事
1. できるだけコピーしにくい「オリジナルのハードウエア」
• ボタンの割り当て、LCDの表示設定
• このほかにも
• M-BUSコネクタ(オリジナル低背SMTピンヘッダ)
• LiPoコネクタ極性が汎用品と逆
等々(他にもあるかも)
2. M5Stackライブラリのバランスのよさ
• オープンになっているライブラリをうまく組み合わせて、使いやすく
Wrapperにくるんでいる
3. M5Stackの音声ノイズ: ピーピーうるさい10KHz成分
• BeepをPWM(LEDC)で出している影響かと思っていたが違った。
(互換機では聞こえないレベル
)
4. M5Stackの音声ノイズ: DAC使用時のSPI通信ノイズ
• オーディオアンプの入力ではなく、出力にのっている。
(互換機で悪化)
• 3のノイズと合わせて電源・GND周りの設計見直しが必要
不満点を解消した
「俺の考える最強のM5Stack」
を作ってみたい
(あれ？それってCORE2...)

25. 最近は本家が作らないようなちょっと変わった
M5Stack用のモジュールやアダプタを作っています
https://www.switch-science.com/catalog/list/1045/ https://thousandiy.booth.pm/