コンポーネント詳細
搭載コンポーネントごとの接続情報と公式資料へのリンクをまとめる．コードを書く際の参照先として使用すること．
GPIO ピンアサイン一覧（クイックリファレンス）
Section titled “GPIO ピンアサイン一覧（クイックリファレンス）”| GPIO | 物理ピン | Net 名 | 接続先 | 機能 |
|---|---|---|---|---|
| GP0 | 1 | D0 | OV7675 | カメラ データバス bit 0 |
| GP1 | 2 | D1 | OV7675 | カメラ データバス bit 1 |
| GP2 | 4 | D2 | OV7675 | カメラ データバス bit 2 |
| GP3 | 5 | D3 | OV7675 | カメラ データバス bit 3 |
| GP4 | 6 | D4 | OV7675 | カメラ データバス bit 4 |
| GP5 | 7 | D5 | OV7675 | カメラ データバス bit 5 |
| GP6 | 9 | D6 | OV7675 | カメラ データバス bit 6 |
| GP7 | 10 | D7 | OV7675 | カメラ データバス bit 7 |
| GP8 | 11 | — | 未接続 | — |
| GP9 | 12 | — | 未接続 | — |
| GP10 | 14 | — | 未接続 | — |
| GP11 | 15 | PWM | FS90R | PWM 出力（連続回転サーボ） |
| GP12 | 16 | TX | デバッグプローブ | UART0 TX |
| GP13 | 17 | RX | デバッグプローブ | UART0 RX |
| GP14 | 19 | CAM_SDA | OV7675 | I2C1 SDA（SCCB） |
| GP15 | 20 | CAM_SCL | OV7675 | I2C1 SCL（SCCB） |
| GP16 | 21 | SPI_MISO | MCP3008 | SPI0 MISO |
| GP17 | 22 | SPI_CS | MCP3008 | SPI0 チップセレクト |
| GP18 | 24 | SPI_CLK | MCP3008 | SPI0 クロック |
| GP19 | 25 | SPI_MOSI | MCP3008 | SPI0 MOSI |
| GP20 | 26 | IMU_SDA | ICM-42688 | I2C0 SDA |
| GP21 | 27 | IMU_SCL | ICM-42688 | I2C0 SCL |
| GP22 | 29 | PCLK | OV7675 | カメラ ピクセルクロック入力 |
| GP26 | 31 | HS | OV7675 | カメラ HSYNC 入力 |
| GP27 | 32 | VS | OV7675 | カメラ VSYNC 入力 |
| GP28 | 34 | XCLK_PICO | OV7675 | カメラ マスタークロック出力 |
各コンポーネント
Section titled “各コンポーネント”Raspberry Pi Pico W（OBC）
Section titled “Raspberry Pi Pico W（OBC）”フライトソフトウェアを実行するメインマイコンボードである．Pico W には Wi-Fi が内蔵されており，地上局との通信に使用する．
| 公式資料 | リンク |
|---|---|
| データシート | Pico W Datasheet (PDF) |
| Getting Started ガイド | Getting started with Raspberry Pi Pico (PDF) |
| SDK リファレンス | Pico SDK documentation |
ICM-42688（IMU）
Section titled “ICM-42688（IMU）”6 軸 IMU（3 軸加速度計 + 3 軸ジャイロスコープ）である．衛星の角速度・加速度を計測する．
| 項目 | 値 |
|---|---|
| メーカー | TDK InvenSense |
| インターフェース | I2C0 |
| SDA | GP20 |
| SCL | GP21 |
| 公式資料 | リンク |
|---|---|
| 販売ページ | ICM-42688 6軸センサモジュール |
| データシート | ICM-42688-P Datasheet |
MCP3008（ADC）
Section titled “MCP3008（ADC）”8 チャンネル 10bit の SPI 接続の ADC である．各センサのアナログ電圧値をデジタル変換する．
| 項目 | 値 |
|---|---|
| メーカー | Microchip Technology |
| インターフェース | SPI0 |
| MISO | GP16 |
| CS | GP17 |
| CLK | GP18 |
| MOSI | GP19 |
チャンネル割り当て
Section titled “チャンネル割り当て”| CH | ネット名 | 用途 |
|---|---|---|
| CH0 | PD1 | フォトダイオード D1（TOP 基板 右下） |
| CH1 | PD2 | フォトダイオード D2（TOP 基板 左下） |
| CH2 | PD3 | フォトダイオード D3（TOP 基板 左上） |
| CH3 | PD4 | フォトダイオード D4（TOP 基板 右上） |
| CH4 | REF | フォトリフレクタ出力（LBR-127HLD，リアクションホイール回転検出） |
| CH5 | VBAT_SENSE | 電池電圧モニタ |
| CH6 | — | 未接続 |
| CH7 | — | 未接続 |
| 公式資料 | リンク |
|---|---|
| データシート | MCP3008 Datasheet |
| 製品ページ | Microchip MCP3008 |
LBR-127HLD（フォトリフレクタ・回転センサ）
Section titled “LBR-127HLD（フォトリフレクタ・回転センサ）”反射型フォトセンサである．MAIN 基板上に実装されており，リアクションホイール（工作キット用タイヤ）の回転を光学的に検出するために使用する．センサ前面を反射物が通過するたびに出力電圧が変化し，MCP3008 の CH4（ネット名：REF）でアナログ読み取りを行う．
| 項目 | 値 |
|---|---|
| メーカー | Letex Technology Corp. |
| インターフェース | アナログ電圧出力（MCP3008 CH4 経由） |
| 公式資料 | リンク |
|---|---|
| データシート | LBR-127HLD Datasheet |
S9066-211SB（フォトダイオード・太陽センサ）
Section titled “S9066-211SB（フォトダイオード・太陽センサ）”フォトダイオードである．TOP 基板の四隅に外向きに配置され，ADC 経由でアナログ光量値として読み取る．
TOP 基板上の配置
Section titled “TOP 基板上の配置”TOP 基板の F.Cu 面（表面）を正面から見たときの配置である．
| PCB 上の位置 | 部品番号 | ネット名 | ADC CH |
|---|---|---|---|
| 左上 (x=57, y=57) | D3 | PD3 | CH2 |
| 右上 (x=103, y=57) | D4 | PD4 | CH3 |
| 左下 (x=57, y=103) | D2 | PD2 | CH1 |
| 右下 (x=103, y=103) | D1 | PD1 | CH0 |
衛星フレームにおける実際の向き（前後左右）は機体の組み立て方向に依存する．TOP 基板の実装図（ハードウェア資料 参照）を合わせて確認すること．
| 項目 | 値 |
|---|---|
| メーカー | 浜松ホトニクス（Hamamatsu Photonics） |
| インターフェース | アナログ電圧出力 |
| 個数 | 4 |
| 公式資料 | リンク |
|---|---|
| データシート | フォトICダイオード S9066-211SB |
OV7675（カメラモジュール）
Section titled “OV7675（カメラモジュール）”OmniVision 製 CMOS イメージセンサである．
| 項目 | 値 |
|---|---|
| メーカー | OmniVision Technologies |
| インターフェース（データ） | 8bit パラレル |
| インターフェース（設定） | I2C1（SCCB: OmniVision 定義の I2C 互換プロトコル） |
データバス・同期信号
Section titled “データバス・同期信号”| 信号 | GPIO |
|---|---|
| D0–D7 | GP0–GP7 |
| PCLK | GP22 |
| HSYNC | GP26 |
| VSYNC | GP27 |
| XCLK | GP28 |
SCCB（レジスタ設定）
Section titled “SCCB（レジスタ設定）”| 項目 | 値 |
|---|---|
| インターフェース | I2C1 |
| SDA | GP14 |
| SCL | GP15 |
| 公式資料 | リンク |
|---|---|
| 販売ページ | OV7675使用30万画素カメラ B0070 |
| モジュールデータシート | OV7675 Camera Module Datasheet |
| チップデータシート | OV7675 Datasheet |
FS90R（連続回転サーボ・リアクションホイール）
Section titled “FS90R（連続回転サーボ・リアクションホイール）”Feetech 製の連続回転（ローテーション）サーボである．通常の角度制御サーボとは異なり，PWM のデューティ比で回転方向と速度を制御する．シャフトに工作キット用タイヤ（ホイール）を取り付けてリアクションホイールとして使用する．リアクションホイールを加速・減速することで角運動量を衛星本体と交換し，機体の回転姿勢を変化させる．
| 項目 | 値 |
|---|---|
| メーカー | Feetech（飞特模型） |
| インターフェース | PWM |
| GPIO | GP11 |
| 電源電圧 | 4.8–6.0 V（電池から直接供給） |
| 公式資料 | リンク |
|---|---|
| データシート | 360°連続回転サーボ(ローテーションサーボ) FS90R データシート |
電源回路（LDO・保護ダイオード）
Section titled “電源回路（LDO・保護ダイオード）”模擬衛星全体の電源系統を管理する回路部である．バッテリーからの不安定な電圧を安定化し，マイコンやセンサ類を安全に動作させる仕組みを備えている．
| 項目 | 値 |
|---|---|
| LDO レギュレータ | TA48M05F (東芝製) |
| 入力電圧範囲 | 4.4 V 〜 6.4 V (単4電池 4本直列) |
| 出力電圧 | 5.0 V |
| 逆流防止ダイオード | 1S4 (ショットキーバリアダイオード) |
| バッテリー電圧監視分圧比 | 1/2 (22 kΩ + 22 kΩ) |
| 接続先 ADC チャンネル | MCP3008 CH5 (VBAT_SENSE) |
システム構成と画像解説
Section titled “システム構成と画像解説”1. LDO レギュレータ周辺回路
Section titled “1. LDO レギュレータ周辺回路”
- 入力電源 (Bat1): 単4型電池（ニッケル水素充電池またはアルカリ乾電池）4本直列（4.4 V 〜 6.4 V）を入力とする．
- サーボモータ (Servo1) への直接供給: サーボモータは突入電流やストール電流（最大約 120 mA 以上）が大きくノイズの発生源となるため，LDO レギュレータを介さずバッテリー電圧（
VBAT）から直接給電する．これにより，サーボモータの動作による電圧降下やノイズが敏感なセンサ類やマイコンに伝わるのを防ぎ，ブラウンアウトリセット（電圧低下による意図しない再起動）を防止する． - 低ドロップアウト・リニアレギュレータ (U3: TA48M05F): バッテリーの変動する電圧から安定した
+5Vを生成する．東芝製のTA48M05F（最大出力 500 mA，ドロップアウト電圧約 0.65 V）を使用しており，入力電圧が 5 V 近くまで低下しても安定して動作する． - 平滑コンデンサ (C1, C2): レギュレータの入力側（
VBAT）にノイズ低減用のバイパスコンデンサC2(0.1 µF) を，出力側（+5V）には電圧変動を抑えるための平滑用電解コンデンサC1(47 µF) を配置する． - バッテリー電圧モニタ (VBAT_SENSE): バッテリー残量をマイコンで監視するため，
VBATの電圧をR5(22 kΩ) とR6(22 kΩ) の分圧抵抗で 1/2 に減圧し，ADC（MCP3008）の CH5（VBAT_SENSE）に入力する．これにより，最大電圧 6.4 V 時でも 3.2 V に減圧され，ADC で安全に電圧を読み取ることができる．
2. Raspberry Pi Pico W 電源注入と逆流防止
Section titled “2. Raspberry Pi Pico W 電源注入と逆流防止”
Raspberry Pi Pico W の電源設計（データシート「4.5. Powering Pico」準拠）における VSYS と VBUS の違いと連携について示す．
- VBUS（Pin 40）: USB コネクタからの 5 V 電源入力ピンである．USB ケーブルから給電されている場合のみ電圧（約 5 V）が発生する．
- VSYS（Pin 39）: ボード全体のシステム主電源入力ピンである．許容入力範囲は 1.8 V 〜 5.5 V で，Pico 内部の降圧・昇圧 DC-DC コンバータ（RT6150 等）に直結されており，ここからシステム用の 3.3 V が生成される．
データシートの「4.5. Powering Pico」に基づき，メイン基板では以下のように協調動作させている．
- 逆流防止ダイオード (D1: 1S4):
+5Vラインから Pico W のVSYS（Pin 39）に電力を注入するラインに，ショットキーバリアダイオードD1(1S4/1N5711) を直列に挿入する．- 役割: 開発時に Pico W の USB ポートに PC を接続すると，PC から供給される USB 5 V (
VBUS) が Pico 内蔵のショットキーダイオード（MBR120VLSFT1G）を介してVSYSに現れる．外部ダイオードD1が存在しない場合，USB から供給された電力がメイン基板の+5Vラインに逆流し，LDO レギュレータ（U3）や周辺部品を破壊する恐れがある．D1はアノードを+5V側，カソードをVSYS側に向けることでこの逆流を防止する． - 動作（ダイオードOR）: バッテリー駆動時は
D1を経由してVSYSに約 4.6 V 〜 4.8 V（順方向電圧降下分だけ低下）が供給され，Pico W は問題なく動作する．USB 接続時はVSYSが USB 電圧（VBUS）近くまで上昇するためD1が逆バイアス（遮断）され，メイン基板側への回り込みを完全に防止する（データシートに記載されたダイオード OR 回路と同等の設計）．
- 役割: 開発時に Pico W の USB ポートに PC を接続すると，PC から供給される USB 5 V (
- 各センサ用 3.3 V の供給:
VSYSに入力された電力は，Pico W のオンボード DC-DC コンバータによって+3.3 Vに変換され，3V3ピン（Pin 36）から出力される．この+3.3 V電源ラインを用いて，カメラ（OV7675），ADC（MCP3008），IMU（ICM-42688）など，サーボを除くすべての制御系デバイスを駆動する．
UART0（デバッグポート）
Section titled “UART0（デバッグポート）”デバッグプローブ（Debug Pico）とのシリアル通信ラインである．SWD デバッグ実行時に OBC からのログ出力を確認するために使用する．接続方法は 開発環境構築・書き込みガイド を参照すること．
| 項目 | 値 |
|---|---|
| インターフェース | UART0 |
| TX | GP12 |
| RX | GP13 |