設計事例

携帯ゲーム機（PSP）
にも使われているフルカラーTFT液晶を制御する
FRマイコン基板を使った
ディジタル･フォト･フレームの
設計事例
ハードウェア編
飯島 幸太
関連データ
本誌2008年5月号付属FRマイコン基板を使用しディジタル・フォト・フレームを製作した．480×272ピクセル表示が
可能なフルカラーTFT液晶の制御を，FRマイコンだけで行っている．また，汎用入出力ポートを利用し，画像表示してい
る．今回はハードウェアを，次回はソフトウェアを解説する．
（編集部）
本誌 2008 年 5 月号付属の FR60 基板を用いた応用例と
ケーションで行います．もちろん FR60 の特徴である USB
して，24 ビット・フルカラー・ディジタル・フォト・フ
ターゲットの通信機能を利用し，画像データを DPF に転
レーム（Digital Photo Frame．以降 DPF）を製作しました
送しています．家族・恋人・ペットなど，お気に入りの画
いや
（写真 1）
．携帯ゲーム機にも採用されている横 480 ×縦 272
像で癒されてください（笑）．
ピクセルの表示が可能な，フルカラー TFT（Thin Film
全ソース・実行ファイル一式は，本誌の Web サイト
Transistor）液晶を使用しています．本来ならば，液晶ド
（http://www.cqpub.co.jp/interface/）からダウン
ライブ用の IC や FPGA（Field Programmable Gate Array）
ロード可能です．また，ダウンロード・サイトでシステム
を利用してドライブするのですが，液晶の制御方法の勉強
の動画も公開するので，興味のある方は液晶表示を確認し
も兼ねて，マイコンのみで制御することにしました．FR60
てみてください．
には，OSDC（On Screen Display Control）機能があります
が，表現力は 512 色です．簡単なアニメーションやメール
1．システムの概要
などの表示には十分ですが，フルカラー画像は表示させら
れません．そのため，汎用入出力ポート（GPIO : General
Purpose Input/Output）を利用して表示させました．
表 1 に，ディジタル・フォト・フレームの仕様を示しま
す．内蔵フラッシュ ROM（以降フラッシュ）に書き込まれ
システム構成を図 1 に示します．DPF 本体と，画像を
た 24 ビット・フルカラー画像を液晶へ転送注 1 し，画像を
書き換え可能な Windows アプリケーションの二つで構成
表示するのが一番の仕事です．保存された 2 画像（A 面・
されています．DPF のフラッシュ ROM はフルカラー・
B 面）の表示切り替えは，物理的な手動スイッチで切り替
データを 2 画像分保持でき，書き換えを Windows アプリ
注 1 ：液晶ドライバを利用していないので，表示し続けるためには，転送し
続ける必要がある．
DPFアプリケーション
Digital Photo Frame
USBケーブル
Windowsパソコン
写真 1 製作した Digital Photo Frame
図 1 システム構成図
アクリル・フレームを利用し，見た目も意識した．写真内の映像は
イラストだが，24 ビット・フルカラー表示可能なので，デジタル・
カメラで撮影したお気に入り画像の表示も可能．
Digital Photo Frame は，Windows パソコンとの USB 接続を想定して開発した．専用アプリケーションを
介し，仮想 COM ポートもしくは USB 経由での画像の書き換えが可能．もちろん，DPF アプリケーション
なしでも DPF 本体の動作が可能．
Sept. 2008
KEYWORD ―― FR60 基板，TFT 液晶，汎用入出力ポート，USB，フラッシュ ROM
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えます．A 面は，フラッシュの書き換え手順が公開されて
つの領域（フラッシュ 1 とフラッシュ 2）に分かれています．
いるので，USB のバルク通信，もしくは UART 通信機能
画像サイズが 480 × 272 × 24 ビット（RGB 各 8 ビット）
を利用して書き換えます．
=382.5K バイトであることから，それらに別画像を格納す
表 2 に，DPF アプリケーション（以降 DPF アプリ）の仕
る十分な領域があります．フラッシュ 1（A 面）は，DPF ア
様を示します．汎用 USB ドライバを経由して書き換え指
プリからの指示で書き換えを行い，フラッシュ 2（B 面）は，
示を行います．お気に入りの画像が格納されたフォルダと
フラッシュ ROM プログラマで書き換えます注 2．DPF アプ
時間を指定しておけば，スライドショーで表示させること
リに，フラッシュ ROM プログラマで書き込むことができ
もできます．まるで RAM のようにフラッシュ ROM を頻
る B 面用のファイル生成機能を実装したので，間接的に書
繁に書き換えることになりますが，付属 FR マイコンのフ
き換えが可能です．
ラッシュは，1 万回程度書き換え（実際には消去）が行える
ので，このような使い方も可能です．1 日 8 時間の利用で
2．ハードウェアの設計
30 分に 1 回書き換えと仮定すると，約 20 ヵ月利用できま
す（コラム 1 参照）
．
●（割と）簡単な回路で表示できる？
図 2 に，フラッシュ配置イメージを示します．マイコン
には，合計 1M バイトのフラッシュが搭載されており，二
図 3 は，システム・ブロック図です．
『付属 FR60 基板』
，
『DC-DC コンバータ』，『TFT 液晶』が主な部品です．実
は，それほど多くの部品を必要とせずに表示できました．
端子割り当てを表 3 に，回路図を図 4 に示します．
注 2 ：フラッシュ 1 は書き換え方法が公開されているので変更できるが，フ
ラッシュ 2 は公開されていないので，提供ツールによる書き換えになる．
表1
Digital Photo Frame の仕様
項 目
電源
表示領域サイズ
保存可能画像枚数
通信方式
リフレッシュ・レート
内 容
USB バス・パワー駆動
横 480 ピクセル×縦 272 ピクセル
2 枚（スイッチによる A/B 面切り替え）
USB ： 12Mbps / COM ポート： 57,600bps
約 6 フレーム / 秒
備 考
5V 単一電源
−
A 面は直接書き換え可能
−
−
表2
DPF アプリケーションの仕様
項 目
開発環境
動作環境
転送可能ファイル形式
画像転送
画像ファイル作成
ライブラリ
内 容
Visual Studio 2008 Express Edition
.Net Framework 2.0
JPEG，BMP
フラッシュ１へ画像転送
B 面用モトローラ S ファイル生成
汎用 USB ドライバと DLL
備 考
VC++
Windows XP を推奨
−
USB で約 10 秒（消去含む）
フラッシュ ROM プログラマ専用
Uusbd.sys，Uusbd.dll
コラム 1
なぜフラッシュ ROM を利用するのか？
画像表示目的には，本来なら高速に読み書きできる RAM
ト× 2 領域）と，1 チップ・マイコンとしては比較的大容量
を利用するべきです．内蔵 RAM は 16K バイトと，VRAM と
だったこと，また書き換え用の手順が公開されていたことか
しては容量が足りません．次に，外部 RAM の追加を検討し
ら，今回の仕様に落ち着きました．もちろん，書き換え可能
ましたが，MB91310 シリーズは外部バスが MPU 内部で閉じ
回数が 1 万回という，比較的回数の多い製品だったのも理由
ているため追加できませんでした．
の一つです．
しかし，フラッシュ ROM の容量が 1M バイト（512K バイ
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