The Nice Control RE for FPGA tuner

The Nice Control RE for FPGA tuner

まずは、完成写真！

フロントパネルにはインジェットプリントで印刷した防水ラベルを貼り付けました。
- やはり、文字入れすると 格好イイ！
アクリルエスカッションは特注しました。
- ガラス色 にしたので、正面から見ると透明、少し斜めから見るとガラスのような青緑っぽいエッジが見えて感じが良いです。
- アクリルエスカッションを止めるネジは同時にケース内で LCD を支えます。
- ネジには化粧ネジを使いたかったのですが、アキバになく、比較的見栄えの良い六角ボルトにし、そのボルトの頭に M3 の バインド座で化粧 してみました。
リアパネルには文字入れしませんでしたが、端子が少なく迷うことがないので十分かと思います。
- 左から [DC5V 入力] [アナログ出力 (R)] [アナログ出力 (L)] [S/PDIF 光] [アンテナ入力] [S/PDIF 同軸] です。

プロローグ

FPGA tuner 専用コントローラは完成して、このまま使うには何ら問題ありません。ところが、ケースに組み入れようとするとスイッチの数が多くてケース加工が大変です。そこでケース加工が簡単（＝機構部品数を低減＋丸穴加工主体）になる操作系を考えてみました。
- お手本は、機構部品が少なくユニークな操作系を持った Nakamichi Tuner 2 です。
- 実は「FPGA tuner 専用コントローラ」を構想した当初から、私の最終目標は Tuner 2 like でした。
ロータリエンコーダ2個と 20文字×4行表示可能な LCD を採用することで、操作性の向上を狙います。
- ロータリエンコーダでメニューを選択して実行することで、操作のフラストレーションを軽減します。
- メニューが操作ガイドになるので、説明書を見なくても操作できるようになります。
- 大型 LCD 採用により、直感で判る見やすい状態表示ができます。
機能的には従来の FPGA tuner 専用コントローラとさほど変わりません。若干機能アップしていますが、それは僅かです。
- 市販されているオーディオメーカのチューナと同等の使い勝手となります。
- 76.0～95.0MHz の範囲で自由に受信周波数を設定 できます。 FM 補完中継局の受信もできます。
- 受信周波数を8局分プリセット できます。 [放送局名] [受信設定情報] も同時にプリセットできます。
- 学習リモコンを使った リモコン操作 ができます。本コントローラにはリモコンコードを発信できる機能があり、このリモコンコードを学習リモコンに記憶させて使います。
- 留守録音に便利な プログラム受信機能 を搭載しています。電源 ON 時の受信局を設定できる機能です。最大7プログラムできます。
- エリア・リクエスト機能 により、住んでいるエリアの放送局を一括プリセット登録できます。あからじめ、コントローラ内にエリア別放送局情報を記憶しています。
- エリア・カスタマイズ機能 により、コントローラ内のエリア別放送局情報から放送局を選択して1局ずつプリセット登録もできます。受信可能な隣接県の放送局を追加プリセット登録できます。
- エリア・リクエスト機能やエリア・カスタマイズ機能で登録した放送局名はそのままで周波数だけを変更可能とする 特殊モード を搭載しています。例えば、北海道の [NORTH WAVE] 放送は北海道全域放送ですが、（北海道は面積が広いので）各所で異なる周波数で送信されています。この場合の「プリセット登録された放送局名はそのままで、周波数だけ変更したい」という要望をかなえます。
本記事は、ロータリエンコーダに最適化したプログラム作成～ケース組み込みまでのドキュメンタリーです。

コントローラ用 PIC16F886 チップの領布は終了しました

本記事で製作したコントローラの hex オブジェクトを公開しています
- PIC マイコンに詳しい方なら、hex オブジェクトを使って PIC16F886 に実装できると思うのでお試しください。

プログラムのリリース履歴

バージョン	説明	ドキュメント
20150214_re.hex	初版リリース	このページ (エリアリストは area_request_20150214.pdf)
20150228_re.hex	ソースコードを最適化機能的には初版と同じ (マイナーチェンジ)
20150409_re.hex	(1) IR リモコン受信処理のタイムアウト処理強化 (2) 電源 ON/OFF 時のリセット時間を 64ms とした
20150516_re.hex	IR リモコンコード送信メニューの表示間違いを訂正・IR リモコンコード12の表示 menu → bandwidth ・IR リモコンコード13の表示 back → mode
本 The Nice Control RE 版でのバージョンアップは終了しました。後継機は The Nice Control RE2 となります。

想定するフロントパネル

プログラムを作成するには、どのような操作系を実現するか決める必要があります。
- すなわち、フロントパネルに設置するスイッチ等を決めることです。以下のフロントパネル外観を考えてみました。
- 左右完全シメントリなデザインとしました。上下方向にもほぼシメントリです。
- 中央の LCD 部にはガラス色のアクリル製エスカッションを入れます。
  - アマチュア工作では LCD 角穴を綺麗に開けるのは無理です。角穴に枠シートを入れて粗隠します。
  - エスカッションは枠シートの保護とデザインポイントとして入れます。エッジはテーパ取りして鏡面仕上げとします。
機構部品
- [preset] [manual] はツマミです。 2個のロータリエンコーダを回します。
- [bandwidth] [mode] [menu/execute] [back] はモーメンタリプッシュスイッチです。
- [power] [program] はロッカスイッチです。
- [IRout] [IRin] は IR リモコンの光を送受信する窓です。

ハードウェアについて

コントローラ基板として、秋月電子通商の PIC マイコン赤外線リモコン学習キットをそのまま使います。
- FPGA tuner のコントローラとして必要なハードウェア機能が搭載されています。
  - FPGA tuner とインタフェースするための UART を搭載。 [J2] が UART 接続端子です。 4P ヘッダ端子は別売オプションです。
  - マンマシンインタフェースに必要な [キーボード] [LCD ディスプレイ] インタフェースを搭載。 [LCD ディスプレイ] は別売オプションです。
  - リモコン操作を可能にする IR 送信/受信ハードウェアを搭載。
  - プログラミング可能な PIC16F886 マイコン搭載。
  - プリセット記憶などに使える EEPROM が PIC16F886 に内蔵。
  - 以上のように、FPGA tuner を制御するために必要なハードウェアは全て搭載されており、逆に無駄なハードウェアはありません。 FPGA tuner コントローラとして設計されたと錯覚するほどです。
    
    まさにピッタリ！
- ハードウェアはそのまま使えますが、PIC16F886 の制御プログラムは書き換える必要があります。
LCD には秋月電子通商の [SC2004CSWB] [SC2004CSLB-XA-GB-K] [SC2004CS-B] のいずれかを使います。
- キャラクタ表示型 LCD で 20文字×4行表示できます。コントラストが非常に良く見やすいです
  - [SC2004CSWB] は白色バックライト付で、バックライトが日中でも光っているのが判ります。 1,700円です。
  - [SC2004CSLB-XA-GB-K] は緑色バックライト付きですが、バックライトの光が弱く、日中では光っているのかどうか判りません。暗闇にしてやっと光っていることが判る程度です。 1,500円です。
  - [SC2004CS-B] はバックライトなしで、消費電力が一番少なく、これでも十分かと思います。 1,400円です。
- 写真のように14P フラットケーブルで接続しますが、若干、注意が必要です。
  - 普通の 14P フラットケーブルで接続すると Vcc と GND が逆になってしまうのです。電源以外の制御信号ラインは変更なしでつながります。
  - L 型ピンヘッダを LCD 面側に実装します。
  - そして、1pin と 2pin をよじって圧着するのがミソです。
  - 秋月電子通商で110円の14P FCP 付きリボンケーブルの片側をちょん切り、1pin と 2pin を入れ替えて aitendo で65円の 14P FCP に圧着すれば完成です。
ロータリエンコーダには秋月電子通商の RE160F-40E3-20A-24P を使います。
- コントローラのプログラムは、このロータリエンコーダ専用に最適化しているので、これ以外での動作は保証できません。
  - ロータリエンコーダはメーカや型式により、エンコード出力タイミングがバラバラです。統一規格というのがなさそうです。
  - ロータリエンコーダ出力にはチャタリングが含まれるので、これをプログラムの高速判定アルゴリズムで取り除きます。
  - この高速判定アルゴリズムが RE160F-40E3-20A-24P 専用になっているのです。
- ロータリエンコーダは右のようにコントローラ基板と接続します。基板の [S6] [S7] [S8] [S9] に相当します。
その他スイッチ
- [bandwidth] [mode] [menu/execute] [back] スイッチは、右のように順に基板の [S14] [S15] [S16] [S17] に接続します。
- [program] スイッチは、右のように基板の S1 ディップスイッチの 1 に接続します。
- 基板の [S2] [S3] [S4] [S5] [S10] [S11] [S12] [S13] は使いません。
- なお、基板のスイッチは取り外さないでよいです。ディップスイッチは OFF に設定します。
コントローラと FPGA tuner との接続
- 右の回路図のように接続します。 FPGA tuner の電源はコントローラ側から 5V を供給します。
- UART のインタフェース電圧が、コントローラ側では 5V、FPGA tuner 側では 3.3V と不整合となるので、右のような抵抗による整合回路を入れます。
  - PIC16F886 の電気特性より 5V で動作させた時の入力レベルは TTL コンパチです。
    - 従って、[FPGA tuner TX]→[コントローラ RX] はレベル変換回路なしで動作します。
  - PIC16F886 の出力レベルは C-MOS レベルのようで、5V で動作させると 0V/5V で出力がスイッチングされます。
    - 従って、[コントローラ TX]→[FPGA tuner RX] はレベル変換回路が必要です。
    - 右のような、1kΩと2kΩの分圧回路で十分です。

使いかた

通常モード
- 普通に電源 ON すると、この通常モードになります。
- LCD 表示
  1. 1行目1番目の項目
    - [P1]～[P8] または [空白] で表示されます。 [P1]～[P8] はプリセット受信していることを示します。 [空白] はマニュアル受信していることを示します.
  2. 1行目2番目の項目
    - 受信周波数を表示します。受信可能な範囲は 76.0～95.0MHz です。
  3. 1行目3番目の項目
    - 一般に S メータと呼ばれる受信電波の強さを表示します。単位は [dBf] です。
  4. 1行目4番目の項目
    - [ST] [MN] [---] [OVF] のいずれかを表示します。 [ST] はスレレオ受信、[MN] はモノラル受信、[---] は放送局に同調していない、[OVF] は ADC オーバーフローです。
    - [ST] 表示の前にはステレオの音の広がりをイメージするアイコン、[MN] 表示の前にはモノラルをイメージするアイコンを表示します。 LCD の CGRAM を使って独自に作成しました。
  5. 2行目
    - プリセット受信している場合、そのプリセットに登録された放送局名を表示します。 20文字まで表示できます。
  6. 3行目1番目の項目
    - 受信帯域幅を [s.wide] [wide] [middle] [narrow] で表示します。 [s.wide] は super wide の意味です。 [bandwidth] キーで切り換えできます。
  7. 3行目2番目の項目
    - ステレオ受信設定を [auto] [mono] で表示します。 [mode] キーで切り換えできます。
  8. 3行目3番目の項目
    - ミューティング設定を [mute-on] [mute-off] で表示します。 [mode] キーで切り換えできます。
  9. 4行目1番目の項目
    - コントローラの動作状態を [normal] [program] [special] で表示します。
    - [normal] は通常モード、[program] はプログラム受信中、[special] は特殊モードを示します。
  10. 4行目2番目の項目
    - S/PDIF サンプリング周波数を [48kHz] [96kHz] [192kHz] で表示します。
  11. 4行目3番目の項目
    - オーディオ出力レベルを [L00]～[L15] で表示します。 [L03] が標準です。
- 操作
  1. [preset] ツマミを回すとプリセット受信できます。
    - ツマミを回す前にプリセット番号 (Pn の表示) が表示されていれば、その番号の続きから、時計回しでインクリメントします。反時計回しでデクリメントします。
    - ツマミを回す前にプリセット番号の表示がなければ、時計回しで [P1] からインクリメントします。反時計回しで [P8] からデクリメントします。
  2. [manual] ツマミを回すとマニュアル受信できます。
    - 時計回しでインクリメント、反時計回しでデクリメントします。 0.1MHz 単位で、設定可能範囲は 76.0～95.0MHz です。
  3. [bandwidth] キーで受信帯域幅を切換できます。
    - 押すごとに、[s.wide] [wide] [middle] [narrow] を順に切換します。標準は [wide] です。
  4. [mode] キーでステレオモードとミューティング設定を切換できます。
    - 押すごとに、[auto, mute-on] → [auto, mute-off] → [mono, mute-on] → [mono, mute-off] と変わり、これを繰り返します。
  5. [menu/execute] キーを押すと [メニュー選択モード] になります。
  6. [back] は無効です。
メニュー選択モード
- 通常モードの時に [menu/execute] キーを押すと、このモードになります。
- 設定メニューを選択するモードです。
- 操作
  1. [manual] ツマミを回すと選択項目が順次変わります。
  2. [manu] キーを押すと、選択項目実行に移行します。
  3. [back] キーを押すと、キャンセルして通常モードに戻ります。
  4. [preset] [bandwidth] [mode] は無効です。
プリセットモード
- メニュー選択モードの時に、[(1)Preset] を選び、[menu/execute] キーを押すとこのモードになります。
- 現在受信中の放送局をプリセットメモリに記憶する機能です。従って、このモードに入る前にマニュアル同調またはプリセット同調で放送受信している必要があります。
- プリセット記憶と、イニシャルステーション (電源 ON 時に受信する放送局) 記憶の2通りの機能があります。
- 電源 ON 時のイニシャルステーション受信では・・・
  - イニシャルステーション記憶に [プリセット番号] があれば、そのプリセット番号で受信します。
  - イニシャルステーション記憶に [プリセット番号] がなければ、[受信周波数] [bandwidth] [mode] などの記憶に基づいて受信します。
- LCD 表示と操作
  1. [manual] ツマミを回すと、ブリンクカーソルが移動して [Pn] か [InitST] が選択できます。
    - [Pn] はプリセット番号、[InitST] はイニシャルステーションです。
    - ブリンクカーソル位置の初期値は・・・
      - LCD 1行目に [Pn] が表示されていると、その [Pn] となります。
      - LCD 1行目に [Pn] が表示されていないと、[P1] となります。
  2. [menu/execute] キーを押すと、プリセット記憶かイニシャルステーション記憶を実行して [通常モード] に戻ります。
    - [Pn] が選択されているプリセット記憶、[InitST] が選択されているとイニシャルステーション記憶となります。
    - プリセット記憶では、現在受信中の [受信周波数] [放送局名] [bandwidth] [mode] [出力レベル] を任意のプリセット番号に記憶します。
    - イニシャルステーション記憶では、現在受信中の [プリセット番号] [受信周波数] [bandwidth] [mode] [出力レベル] を記憶します。
      - イニシャルステーション記憶では、[プリセット番号] が記憶でき [放送局名] が記憶できない点が、プリセット記憶と異なります。
  3. [back] キーを押すと、キャンセルして [メニュー選択モード] に戻ります。
  4. [preset] [bandwidth] [mode] は無効です。
プログラムモード
- メニュー選択モードの時に、[(2)Program edit] を選び、[menu/execute] キーを押すとこのモードになります。
- プログラムというのは、電源 ON 時にあらかじめプログラムされたプリセット局を自動受信する機能です。
  - 留守録音に対応する機能です。
  - 最大7個のプログラムが可能で、電源 ON の度に1個ずつプログラム実行します。実行済みのプログラムは消去します。
  - プログラムを全て実行し終わった次の電源 ON では [通常モード] となります。
  - プログラム実行条件は、[プログラムがあること] [program スイッチが ON] [電源 ON した時] の3つです。これらの1つでも欠けるとプログラムを実行しません。
  - [program] スイッチ OFF ではプログラムは絶対に実行されません。プログラム実行中であっても、[program] スイッチを OFF にすると通常モードになります。モードは通常モードになりますが、現在受信中の放送はそのまま継続します。
- プログラム実行中は [preset] [manual] [bandwidth] [mode] がロックされて操作できなくなります。
  - [menu/execute] [back] キーは有効で、[menu/execute] キーで残ったプログラムの表示、[back] キーでこの表示を消します。
  - [program] スイッチを OFF にすると通常モードになります。
- LCD 表示と操作
  1. 3行目に現在のプログラム状況が表示されます。
    - [Pn] 表示はそのプリセット番号がプログラムされていることを示し、[**] 表示はプログラムされていないことを示します。
    - プログラムは必ず左詰めされ、実行は必ず左端プログラムからとなります。
  2. [manual] ツマミを回すと、ブリンクカーソルが移動して [Pn] か [Clear] [Save] が選択できます。
    - [Pn] はプリセット番号です。
  3. [Pn] を選択して [menu/execute] キーを押すと、そのプリセット番号がプログラムされます。
    - 一番左にある [**] の場所に [Pn] がプログラムされます。
    - プログラムが全て埋まっていた場合は、全体を左にシフトして一番右に [Pn] がプログラムされます。
  4. [Clear] を選択して [menu/execute] キーを押すと、プログラムを全て消去します。
  5. [Save] を選択して [menu/execute] キーを押すと、プログラムを記憶して [通常モード] に戻ります。
  6. [back] キーを押すと、キャンセルして [メニュー選択モード] に戻ります。
  7. [preset] [bandwidth] [mode] は無効です。
放送局名編集モード
- メニュー選択モードの時に、[(3)Station name edit] を選び、[menu/execute] キーを押すとこのモードになります。
- 現在受信中放送の放送局名を編集してプリセット記憶する機能です。いくら編集してもプリセット記憶しなければ保存されません。
- 以下の使い方を想定していますが、既に設定済の放送局名を再編集するなどの応用は可能です。
  1. 通常モードで、プリセット記憶されているが、まだ放送局名を設定していないプリセット番号を呼び出す。
  2. この放送局名編集モードで放送局名を新規に編集する。
  3. 1のプリセット番号に上書きして放送局名を保存する。
- LCD 表示と操作
  1. LCD 3行目が編集する放送局名です。
  2. [preset] ツマミを回すと、ブリンクカーソルが移動するので、編集する文字位置を決めます。
  3. [manual] ツマミを回すと、ブリンクカーソル上の文字を変更できます。
    - LCD 4行目に選択できる文字ガイドが表示されます。 [ ] のような記号で囲まれた文字が選択された文字です。
    - この状態で、[manual] ツマミで選択できる文字は96種類です。
  4. [bandwidth] キーを押すと、文字コードをシフトしてカタカナなども入力可能です。
    - 文字シフトという考え方のため、文字シフトで選択できる文字も96種類です。
    - [文字シフトなしで96種類]＋[文字シフトありで96種類]＝合計192種類の文字が選択できることになります。
  5. 放送局名編集を終わり、[menu/execute] キーを押すと、LCD 4行目が [Pn] に変わります。
    - ブリンクカーソルはプリセットする [Pn] を示します。 [manual] ツマミで [Pn] を変更できます。
    - ブリンクカーソル位置の初期値は・・・
      - LCD 1行目に [Pn] が表示されていると、その [Pn] となります。
      - LCD 1行目に [Pn] が表示されていないと、[P1] となります。
    - [Pn] を選択してから [menu/execute] キーを押すと、そのプリセット番号に編集した放送局名を保存して、通常モードに戻ります。
    - [back] キーを押すと、キャンセルして2に戻ります。
    - [preset] [bandwidth] [mode] は無効です。
  6. [back] キーを押すと、キャンセルして [メニュー選択モード] に戻ります。
  7. [mode] は無効です。
エリア・リクエストモード
- メニュー選択モードの時に、[(4)Area Request] を選び、[menu/execute] キーを押すとこのモードになります。
- エリア・リクエストというのは、ユーザが住んでいるエリアの放送局を一括してプリセット登録する機能です。
  - あらかじめ、コントローラに北海道～沖縄までを16分割したエリア別放送局リストが記憶されています。
  - このエリア別放送局リストからエリアを選択して一括プリセット登録します。
- LCD 表示と操作
  1. LCD 4行目に [エリア番号] [エリア名] を表示します。
  2. [manual] ツマミを回すと、[01 ホッカイドウ]～[16 オキナワ] が選択できます。
  3. [menu/execute] キーを押すと、一括プリセット記憶を実行して [通常モード] に戻ります。
  4. [back] キーを押すと、キャンセルして [メニュー選択モード] に戻ります。
  5. [preset] [bandwidth] [mode] は無効です。
エリア・カスタマイズモード
- メニュー選択モードの時に、[(5)Area Customize] を選び、[menu/execute] キーを押すとこのモードになります。
- エリア・カスタマイズというのは、コントローラが記憶しているエリア別放送局リストから放送局を1局ずつ選択して、任意のプリセット番号に登録する機能です。
- LCD 表示と操作
  1. LCD 2行目に [エリア番号] [エリア名] を表示します。
  2. LCD 3行目に [周波数] [放送局名] を表示します。
  3. [preset] ツマミを回すと、[01 ホッカイドウ]～[16 オキナワ] のエリアが選択できます。
  4. [manual] ツマミを回すと、3のエリアに含まれる [周波数] [放送局名] が選択できます。
  5. 3, 4で放送局を決めてから、[menu/execute] キーを押すと、LCD 4行目が [Pn] に変わります。
    - ブリンクカーソルはプリセットする [Pn] を示します。 [manual] ツマミで [Pn] を変更できます。
    - ブリンクカーソル位置の初期値は・・・
      - 直前の通常モードでプリセット受信していたら、その [Pn] となります。
      - 直前の通常モードでプリセット受信していなかったら、[P1] となります。
    - [Pn] を選択してから [menu/execute] キーを押すと、そのプリセット番号に編集した放送局名を保存して、通常モードに戻ります。
    - [back] キーを押すと、キャンセルして3に戻ります。
    - [preset] [bandwidth] [mode] は無効です。
  6. [back] キーを押すと、キャンセルして [メニュー選択モード] に戻ります。
  7. [bandwidth] [mode] は無効です。
S/PDIF サンプリング周波数設定モード
- メニュー選択モードの時に、[(6)S/PDIF rate] を選び、[menu/execute] キーを押すとこのモードになります。
- S/PDIF サンプリング周波数を設定し、コントローラに記憶します。
- LCD 表示と操作
  1. LCD 4行目にサンプリング周波数の候補を表示します。
  2. [manual] ツマミを回すと、ブリンクカーソルで [48kHz] [96kHz] [192kHz] のいずれかを選択できます。初期値は現在値です。
  3. [menu/execute] キーを押すと、選択したサンプリング周波数を保存して、通常モードに戻ります。
  4. [back] キーを押すと、キャンセルして [メニュー選択モード] に戻ります。
  5. [preset] [bandwidth] [mode] は無効です。
出力レベル設定モード
- メニュー選択モードの時に、[(7)Output Level] を選び、[menu/execute] キーを押すとこのモードになります。
- この機能でオーディオ出力レベルを設定できますが・・・
  - このレベルは PCM 最高レベル 0dB からのマージン設定と同じで、FM 変調の許容最大周波数偏移設定でもあります。
  - 従って、レベルを上げ過ぎると常時クリップすることになります。 03 が標準です。
  - この設定は [bandwidth] [mode] キーによる設定と同じく一時的なものです。保存したい場合は、プリセットかイニシャルステーション記憶します。
- LCD 表示と操作
  1. LCD 4行目にレベルを表示します。
  2. [manual] ツマミを回すと、00～15 の範囲で可変できます。初期値は現在値です。
  3. [menu/execute] キーを押すと、2の出力レベルをコントローラに設定して、通常モードに戻ります。
  4. [back] キーを押すと、キャンセルして [メニュー選択モード] に戻ります。
  5. [preset] [bandwidth] [mode] は無効です。
リモコンコード送信モード
- メニュー選択モードの時に、[(8)Send IR code] を選び、[menu/execute] キーを押すとこのモードになります。
- コントローラから IR リモコンコードを発信する機能です。
- 使いかたは以下です。
  1. 学習リモコンを準備し、このモードを使って IR リモコンコードをコントローラから発信し、これを学習リモコンに記憶させます。
  2. 通常モードに戻ると、学習リモコンからコントローラが操作できます。リモコン操作できるのは [通常モード] の時だけです。
- LCD 表示と操作
  1. LCD 4行目に以下の [IR リモコンコード] [機能] を表示します。
  2. [manual] ツマミを回すと、以下の IR コードを 00～15 の範囲で可変できます。
```
00 [<<]         01 [<]     02 [>]        03 [>>]
04 [P1]         05 [P2]    06 [P3]       07 [P4]
08 [P5]         09 [P6]    10 [P7]       11 [P8]
12 [bandwidth]  13 [mode]  14 [preset-]  15 [preset+]
```
    リモコンから操作できる内容については次項の「各モードと操作のサマリ」を参照ください。
  3. [menu/execute] キーを押すと、2の IR リモコンコードをコントローラから発信します。
  4. [back] キーを押すと、キャンセルして [メニュー選択モード] に戻ります。
  5. [preset] [bandwidth] [mode] は無効です。
特殊モード設定モード
- メニュー選択モードの時に、[(9)Special mode] を選び、[menu/execute] キーを押すとこのモードになります。
- 特殊モードというのは、マニュアル同調操作しても放送局名は消去せずそのままとするモードです。
  - 例えば、北海道の [NORTH WAVE] 放送は北海道全域放送ですが、（北海道は面積が広いので）各所で異なる周波数で送信されています。この場合の「プリセット登録された放送局名はそのままで、周波数だけ変更したい」要望をかなえます。
  - 通常のマニュアル同調操作では放送局名を強制的に消去します。この特殊モードでは、マニュアル同調操作しても放送局名はそのままとします。
  - 特殊モードで周波数変更して再プリセットすることで、放送局名はそのままで周波数だけ変更可能となります。
- マニュアル同調操作しても放送局名を消去しないだけで、それ以外は通常モードと変わりません。
  - この特殊モードは一時的なもので、設定保存できません。次の電源 ON では必ず [通常モード] になります。
  - 特殊モード設定モードから [Disable] して [通常モード] に戻すこともできます。
- LCD 表示と操作
  1. LCD 4行目に [Enable] [Disable] を表示します。
  2. [manual] ツマミを回すと、1の [Enable] [Disable] を選択できます。初期値は現在値です。
  3. [menu/execute] キーを押すと、特殊モードを2で選択した状態に設定して、通常モードに戻ります。
  4. [back] キーを押すと、キャンセルして [メニュー選択モード] に戻ります。
  5. [preset] [bandwidth] [mode] は無効です。
- 想定する使いかた
  1. この特殊モードを立ち上げます。
  2. 周波数変更したい放送局が入っているプリセット番号をコールします。
  3. マニュアル同調操作して周波数を変更します。(放送局名はそのまま残ります。)
  4. 2と同じプリセット番号に記憶すると、周波数だけが変更されてプリセット登録できます。

各モードと操作のサマリ

通常モード

ツマミ/キー	リモコン	通常モード (特殊モードも同じ)
-	<<	受信周波数を 1MHz 単位で下げてマニュアル受信
-	<	受信周波数を 0.1MHz 単位で下げてマニュアル受信
-	>	受信周波数を 0.1MHz 単位で上げてマニュアル受信
-	>>	受信周波数を 1MHz 単位で上げてマニュアル受信
-	P1	プリセット [P1] コール
-	P2	プリセット [P2] コール
-	P3	プリセット [P3] コール
-	P4	プリセット [P4] コール
-	P5	プリセット [P5] コール
-	P6	プリセット [P6] コール
-	P7	プリセット [P7] コール
-	P8	プリセット [P8] コール
preset	-	プリセット番号を増減してプリセット受信
manual	-	受信周波数を 0.1MHz 単位で増減してマニュアル受信
bandwidth	bandwidth	受信帯域幅を [s.wide] [wide] [middle] [narrow] に順次切換
mode	mode	[auto, mute-on] [auto, mute-off] [mono, mute-on] [mono, mute-off] を順次切換
menu/execute	-	メニュー選択モードに移行
back	-	-
-	preset-	プリセット番号をデクリメントしてプリセット受信
-	preset+	プリセット番号をインクリメントしてプリセット受信

その他のモード

ツマミ/キー	メニュー選択モード	プリセットモード	プログラムモード
preset	-	-	-
manual	メニューを順に表示する	プリセット番号またはイニシャルステーションを選択する	サブメニューの項目を選択する
bandwidth	-	-	-
mode	-	-	-
menu/execute	選択したメニューを実行	プリセット記憶またはイニシャルステーション記憶して、通常モードに戻る	サブメニューを実行する。[Save] を実行した場合はプログラムを記憶して、通常モードに戻る
back	通常モードに戻る (キャンセル)	メニュー選択モードに戻る (キャンセル)	メニュー選択モードに戻る (キャンセル)

ツマミ/キー	放送局名編集モード(1)	放送局名編集モード(2)	エリア・リクエストモード
preset	文字カーソル移動	-	-
manual	文字コードを増減する	プリセット番号を選択する	エリアを選択する
bandwidth	文字コードシフトをトグルする	-	-
mode	-	-	-
menu/execute	放送局名編集モード(2)に移行する	編集した放送局名を選択したプリセット番号に記憶して通常モードに戻る	選択したエリアのプリセット情報を記憶して通常モードに戻る
back	メニュー選択モードに戻る (キャンセル)	放送局編集モード(1)に戻る (キャンセル)	メニュー選択モードに戻る (キャンセル)

ツマミ/キー	エリア・カスタマイズモード(1)	エリア・カスタマイズモード(2)	S/PDIF サンプリング周波数設定モード
preset	エリアを選択する	-	-
manual	エリア内放送局を選択する	プリセット番号を選択する	サンプリング周波数を選択する
bandwidth	-	-	-
mode	-	-	-
menu/execute	エリア・カスタマイズモード(2)に移行する	表示されている放送局を、選択したプリセット番号に記憶して、エリア・カスタマイズモード(1)に戻る	サンプリング周波数を記憶して、通常モードに戻る
back	メニュー選択モードに戻る	エリア・カスタマイズモード(1)に戻る (キャンセル)	メニュー選択モードに戻る (キャンセル)

ツマミ/キー	出力レベル設定モード	リモコンコード送信モード	特殊モード設定モード
preset	-	-	-
manual	出力レベル 00～15 を選択する	IR リモコンコード 00～15 を選択する	特殊モード [Enable] [Disable] を選択する
bandwidth	-	-	-
mode	-	-	-
menu/execute	出力レベルを設定して、通常モードに戻る	IR リモコンコードを発信する	特殊モードを設定して、通常モードに戻る
back	メニュー選択モードに戻る (キャンセル)	メニュー選択モードに戻る	メニュー選択モードに戻る (キャンセル)

フロントパネル加工図と使用する機構部品

使用する市販ケースは TAKACHI のプラスチックケースの SB270-75C とします。
- 横幅270mm、高さ75mm でマイクロコンポサイズのケースです。
- このケースを選んだのは、フロントパネルとリアパネルがアルミ平板として取り外せるので加工が楽だからです。
- もう１つの理由は筐体がプラスチック成形品のため、デザイン性が良いことです。
- フロントパネルとリアパネル以外はプラスチックなのでシールド性がありませんが、必要あれば銅板シールなどを内部に貼ればよいだけのことです。
フロントパネルの加工図は以下です。
- フロントパネル裏側で LCD コネクタとスイッチとの干渉マージンは 1mm 程度しか考慮しておらず、加工精度は 0.5mm 程度必要です。
フロントパネルに実装する機構部品は以下です。
- [bandwidth] [mode] [menu/execute] [back] プッシュスイッチ
  - フジソク LTM3-01-G です。
  - 中にタクトスイッチが入っているようで、ちゃんとしたクリック感があります。
- [power] [program] ロッカスイッチ
  - マル信無線電機 MSR9 です。
  - 押し圧が軽く、奥行が短いのが良いです。
- [IRout] [IRin] の枠
  - エーモン 1840 です。
  - 本来は 5mm LED の取り付け枠ですが、パネルに出る部分が僅かで、さり気なさが良いです。
- ロータリエンコーダ用のツマミ
  - 前述のロータリエンコーダに取り付けるツマミで、 Linkman 28X16HTPS です。
  - ロータリエンコーダに適する [位置マークなし] [アルミ製] のツマミをアキバで探しましたが、これしかありませんでした。

特注アクリルエスカッション

アクリルエスカッションはフロントパネル中央にあってデザインの大部分を占めるので、見栄えを考慮して特注しました。
- アクリル加工業者ははざい屋で、ウェブ上で動作する「自動お見積り」に材料・寸法・加工方法などを入力すると、以下のような図面と値段が表示されます。
3mm 厚のガラス色アクリル板で、周囲は軽くテーパ加工します。エッジは鏡面仕上げです。
- 税込616円かかりました。材料費は32円なので、ほとんど加工費ということです。
- コダワリを追求するので、このくらいの投資は納得です。アルミ板のレーザ加工だったら軽く数万円ですから、この程度で済んで良かったです。

フロントパネル文字入れ

フロントパネルの文字入れはインクジェットプリンタでパネルと同じサイズのラベルシールを作成して貼り付けます。
- ラベルシールにはコクヨ KJ-OD101W-3 を使います。光沢ホワイトで耐 UV・耐水保護シート付です。
  - UV 耐光性があるので太陽の直接光に当てても大丈夫です。耐水なのでパネルを水拭きしても大丈夫です。
  - ラベル本体厚 0.10mm、保護シート厚 0.05mm と合計 0.15mm 厚です。ケースのフロントパネル厚マージンが少ないので、この薄さは助かります。
  - A4 シート1枚でフロントパネル2枚分のラベルシートを作成できます。
- 以下のデザインとしました。青色の部分にはアクリルエスカッションが乗ります。青色の枠が角穴の粗を隠します。
ラベル作成ツールは無料で使える A-one のラベル屋さん９のダウンロード版を使いました。
- 無料だけあって、機能は大したことないですが、ラベル作りには十分役立ちます。逆に言えば説明書を見ないでいきなり使えます。
  - パーツの貼り付けソフトと思えばよいです。 PowerPoint を簡略化して座標機能を追加したような。動作はやや重いです。
  - 複数パーツをグループ化することができます。
  - 周り文字、3D 文字などの装飾文字を使うことができます。
  - 四角や円などの原点位置がパーツ左上になります。円を置く場合に中心合わせではないので、電卓が必要になります。 面倒です！
- 使い方のヒントです。文字位置を決める際にツマミや部品の最大径も描く必要がありますが・・・
  - このツマミなどは描いて文字位置を決めてから最背面に移動してしまえばプリンタで描画されません。
- その昔、インスタントレタリングというのがあって1文字ずつチマチマと膨大な時間をかけて貼り付けていましたが・・・
  - このようなラベルシールが自分で作れるようになったので、ずいぶん楽になりました。
  - ラベルシールだと写真でもＯＫです。同じラベルを何枚でも作れます。時代の進歩です。
  - 今ではインスタントレタリングは製造中止になっているようです。そりゃそうでしょう。一度この方法を使ったらインスタントレタリングには戻れませんからね・・・
- ラベル屋さん９で作成したフロントパネル・ラベルデータです。
出来上がったラベルシールは以下のようにしてフロントパネル板に貼り付けました。
1. ラベルシールをハサミで大き目に切り取ります。
2. Allex K-4 スカルペルナイフを使って LCD の穴を注意して開けます。カッターナイフでは全然ダメです。メスのような切れ味の刃物がよいです。日本刀の歴史がある日本製が一番良いです。
3. フロントパネル板にラベルシールを空気が入らないよう注意して貼り付けます。 LCD 穴最優先で位置決めします。
4. フロントパネル板からはみ出た部分をカッターナイフでカットします。
5. 穴の部分はフロントパネル板に合わせて工作用の丸いカーブの彫刻刀で何回か押し込んで切り取ります。切り取れない部分が残っても大丈夫です。厳密にやる必要はありません。スイッチなどを取り付けることで判らなくなります。彫刻刀は100円ショップで3本108円で売られているもので十分です。

リアパネル加工図と使用する機構部品

リアパネルの加工図は以下です。
- φ16mm の穴は FPGA tuner 搭載のアナログ出力 L/R 端子および S/PDIF 光端子がそのまま出ます。
- 右端の M8 穴は DC 端子用です。
- 中央上の M9 穴は F 端子用、下の M8 穴は S/PDIF 同軸端子用です。
リアパネルに実装する機構部品は以下です。
- F 端子
  - COSMTEC RESOURCES F-016-1 です。
  - シャーシ取付の F 型中継コネクタです。
- S/PDIF 同軸端子
  - UnitedAu-Vi RJ2008BT です。
  - 絶縁型で、リアパネルから電気的に浮きます。
- DC 端子
  - マル信無線電機 MJ14 です。
  - 外径5.5mm/内径2.1mm で、奥行が短いのが良いです。

ケース組込ノウハウの一部を紹介

ケース内部の様子
- [FPGA tuner 基板] [コントローラ基板] は Takachi T-600 ボスに M3 10mm スペーサを乗せて固定しました。ボスなのでペタンと貼るだけでケース加工不要です。強度も十分です。
- ロータリエンコーダとフロントパネルの間に小さい 3mm 厚アルミ板を入れています。こうすると、ツマミとフロントパネルの間隔がちょうどよくなります。ロータリエンコーダのスットパ穴もフロントパネルに出ないし・・・
- 赤い基板は S/PDIF 同軸出力基板です。パルトランスを使った本格的な設計となっており、以前に製作したものです。光出力同様、信号ラインが完全絶縁となっています。
- +5V 電源は [コントローラ基板] の DC 端子に入れ、[コントローラ基板]～[FPGA tuner 基板] 間の通信ラインを介してコントローラ側から供給しています。
- [コントローラ基板]～[FPGA tuner 基板] 間の通信ラインには 2.54mm ピッチの QI コネクタを使います。
  - コントローラ側には 4P コネクタを、FPGA tuner 側には 1P コネクタ×4個です。
  - ケーブルの途中にフェライトリングを入れ、3巻きしてコントローラのノイズが FPGA tuner に乗るのを阻止しています。
  - 写真ではフラットケーブルの下になって見えませんが、「ハードウェアについて」の項で記述した抵抗による整合回路が 4P コネクタ側に入っています。
- コントローラの J1 (6P) をストレート型、J2 (4P) を L 型に変更しました。
  - こうすることで、PIC プログラミングツールの PICkit3 が垂直に挿入でき、プログラム変更が楽になります。
　
フロントパネルはメンテナンスし易いように3つのコネクタを外すと取り外せるようにしました。
- LCD は 14P FCP でコントローラと接続します。
- 20P FCP でフロントパネル全ての信号系を接続します。フロントパネル実装部品との配線図です。
- 電源コネクタは小さくて挿抜の感触が良い JST RCY です。
- 20P FCP の受けは、[FFC コネクタ with 基板] の aitendo FP0530-2P を使いました。
  - 本来はメインである FFC コネクタを捨て、サブである基板だけの採用です。
- 以上のケーブル取りまわしの工夫で配線がスッキリしました。
LCD を取り付けるのに、[M3 8mm オス・メススペーサ] [M3 ポリカ平ワッシャ] [M3 平ワッシャ] を使いました。
- LCD の寸法図からは、9mm スペーサを使えば LCD とプロントパネル裏面に 0.3mm の隙間ができるはずですが・・・
  - LCD の寸法誤差は±0.5mm です。こうなると 9mm スペーサ使用でうまくいくかどうかは保証できません。
  - 従って 8mm スペーサをベースに [M3 ポリカ平ワッシャ] [M3 平ワッシャ] を重ねて間隔を調節しました。
- フロントパネルの LCD 用には、「フロントパネル加工図と使用する機構部品」で記載した寸法図より各辺で外側に 0.5mm 大きく角穴を開けます。
  - こうすることで、ラベルシール貼付でフロントパネルアルミ板に開けた角穴加工の粗さを隠すことができます。
  - 更にフロントパネルに空けた LCD 角穴の縁を黒塗装します。こうすると、穴加工の粗さは絶対に判らなくなります。この黒色塗装はラベルシールを貼る前にやります。私は自動車用のタッチペン (黒) を使いました。
一番最後まで悩んだのが、この IRin (IR 受光素子) 取り付けです。
1. エーモン 1840 のパネルに出る枠だけを使い、パネルの裏側でグロメットの Takachi NG-79-C と嵌合させ、ボンドで接着します。エーモン 1840 の枠は 0.5mm 程度グロメットから出てしまうので、これが出ないようエーモン 1840 の枠をニッパでほんの少し加工（切り取り）します。
2. IR 受光素子の PL-IRM2161-XD1 をブレイクアウト基板 (VR) の aitendo P-R0901N-XAX の裏側に実装します。念のため、VCC～GND に 0.1uF のコンデンサも実装します。
3. 2mm 厚のゴム板から写真の大きさのものを2枚作ります。 1枚には IR 受光素子およびリード足が出せるようコの字に加工します。
4. 上記の 1～3 をボンドで接着すれば完成です。
5. ゴム板を使ったのは加工が簡単で絶縁性があるためです。どうせケースの内側なので見えないですし、加工は合わせでよいです。精度不要です。
6. こういう実装にすると、プロントパネルから5mm 沈んだ位置で受光することになりますが、経験上、この程度は問題ないです。

エピローグ

フロントパネルの 15mm の穴はステップドリルを使って開けましたが、アルミ板厚が 1.5mm もあるので時間が掛かってしまいます。
- これが意味するのは、アルミ板が摩擦熱で膨張してしまい、中心がズレてしまうこと。 1mm 厚のアルミ板ではこの問題が発生しなかった。切削油を使えばよかったのかも。
- アルミは鉄に比べて柔らかいので熱膨張しやすいみたいです。同じアルミでもアルミサッシのような硬いアルミ（アルマイト？）は大丈夫みたいです。
次回は 15mm ホールソーを使ってみようと思っています。
- ホールソーを低速回転して、少しずつ時間をかけて掘り下げる (削るに等しい) と中心ズレしないと目論んでいますが・・・
- ホールソーは大穴用が多いですが、現在ではミニホールソーという 6mm からの小穴開けに使えるものが商品化されています。