Nuvoton NuMaker-M2U54KG｜超低消費電力MCUをすぐに評価！
Nuvoton Technology（以下Nuvoton）から、Arm® Cortex®-M23ベースの新しいMCU、NuMicro® M2U51シリーズ（M2U51/M2U54）がリリースされました。ここではその評価ボードNuMaker-M2U54KGを使用し、実機での評価手順をお届けします。
※こちらの製品はまだ正式リリース前のため、先行でのご紹介となります。一般販売および各種ツールの一般公開後の動作確認・開発のイメージとしてお役立てください。
目次
NuMaker-M2U54KG評価ボード概要
今回評価を行うNuMaker-M2U54KGは、Nuvotonの次世代ローパワーMCUであるNuMicro® M2U51シリーズを搭載した評価ボードです。
本ボードを使った開発では、広く使われている統合開発環境（IDE）であるKeil MDKを、Nuvotonが無償ライセンス（コードサイズ制限なし）で提供しているため、高価なツール費用の心配がありません。さらに、ボード上にはオンボードデバッガー・プログラマーであるNu-Link2-Meが標準搭載されているため、PCにUSBケーブルで接続するだけで、すぐに実機評価を始めることが可能です。
NuMaker-M2U54KGの特徴
- メインMCUにNuMicro® M2U54KG6AEを採用
- Arm® Cortex®-M23@40MHz
- Flash (APROM): 256KB / SRAM: 32KB
- LQFP128
- M2U54KG6AEの全ピン拡張コネクターを搭載
- LCDパネル基板を接続可能（8×40 COM/SEG HTN-LCD）
- Arduino UNO互換拡張コネクターを搭載
- MCUの消費電流測定のための電流計コネクターを搭載
- 柔軟なボード電源供給に対応
- 外部VDD電源コネクター
- Arduino UNO互換拡張コネクターVin
- USB FS電源コネクター
- Nu-Link2-MeのICE USBコネクター
- オンボードNu-Link2-Meデバッガー・プログラマーを搭載
- SWD通信によるデバッグ
- オンライン/オフラインプログラミング
- バーチャルCOMポート機能
NuMaker-M2U54KGの詳しい情報は、一般公開後にお届けします。
M2U51シリーズ（M2U51/M2U54）の特長とターゲット
本ボードに搭載されているMCUは、Nuvotonの広範なラインアップの中でも、低消費電力性能を追求したM2U51シリーズに属しています。前世代のNuMicro® M251シリーズの扱いやすいプラットフォームをベースにしつつ、Deep Power-down（DPD）モード時の電流を、従来の1.7 μAから0.3 μAへと劇的に低減させています。本シリーズには、LCD駆動機能を持たないベースモデルM2U51と、LCDドライバーを内蔵したモデルM2U54が用意されています。
M2U51シリーズの概要
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M2U51シリーズの特徴
- 2つのレギュレーターモード
内部レギュレーターはLDOモード（67.5 μA/MHz）に加え、高効率なDC-DCモード（36 μA/MHz）を搭載し、実行電流を劇的に低減できます。 - LCDとRTCの自律動作
CPUがDeep SleepとなるPower-downモードの状態にあっても、LCDドライバーとカレンダーRTCは、独立して自律動作を継続できます。 - 充実したLCD表示能力（M2U54のみ）
最大336ドット（8 COM x 42 SEG）のセグメントLCDを、直接駆動可能なドライバーを内蔵しています。
M2U51シリーズのターゲットアプリケーション
年単位での長期バッテリー駆動が求められる、あらゆる超低消費電力アプリケーションに最適です。
- データ計測や無線通信の機器：小型センサーノードや環境発電（エネルギーハーベスティング）
- 常時表示が必要な機器：スマートメーター、ポータブルヘルスケア端末、スマート家電のHMI（操作パネル）
【デモ動画】NuMaker-M2U54KGを用いた評価手順
評価ボード NuMaker-M2U54KG に加え、Nuvotonの各種ツール（PinConfigure、LCDView）、統合開発環境（Keil MDK）、および電流測定キット（Power Profiler Kit II）を用いた、実機評価のデモとなります。
動画内でご紹介している、最初のピン割り当てから最終的な消費電流測定にいたる手順は、以下の5つのステップに沿って進行します。
① PinConfigure：ピン割り当て
グラフィカルなピン設定ツールであるPinConfigureを使用し、LCD駆動に使用するCOMピンおよびSEGピンの物理割り当てを行います。画面上で直感的にピンをマッピングできるため、周辺機能との競合を事前に防ぐことが可能です。設定完了後は、次の工程で使用する.ncfgファイルとして保存します。
参考：Web版のPinConfigureはこちら（外部サイト）
② LCDView：マッピングとヘッダ出力
LCDマッピングツールであるLCDViewのCreate Modeを使用し、PinConfigureで保存した.ncfgファイルを読み込みます。キャンバス上で、7桁の14セグメント表示器を配置し、セグメント A〜N の割り当てなどを行います。設定完了後、BSPのLibrary向けにlcdzone.hファイルを生成します。
参考：LCDViewの紹介はこちら（外部サイト）
③ Keil MDK：ビルドと実機書き込み
LCDViewから出力されたlcdzone.hを、BSPのLCDLibフォルダ内にある既存のファイルと置き換えます。これにより新しいマッピング情報が適用されます。あとは、統合開発環境であるKeil MDK上でソースコード（LCD_RTC_Alarm_Wakeup）をビルドし、MCUのフラッシュメモリへプログラムを書き込みます。
参考：BSPはこちら（外部サイト）
④ Power Profiler Kit II：消費電流実測
電流測定キットである Power Profiler Kit II（PPK2）をNuMaker-M2U54KGに接続します。PCソフト nRF Connect for Desktop上で、M2U54が持つ優れた超低消費電力特性と、RTCアラーム割り込みによる間欠駆動の波形が、リアルタイムにグラフ化される様子を確認します。（デフォルトのLDOモード）
補足：LCD表示がないLED点滅動作（0.5秒間隔）の場合、Power-downモード時: 約1 μA、CPU実行時: 約5 μA、平均: 約1.25 μA となります。
⑤ LCDView：表示検証
LCDViewの Emulator Modeを使用します。Keil MDKと連携し、プログラムの実行と連動したリアルタイムな表示シミュレーションが行えます。LCDパネルの実機が手元にない開発初期であっても、表示ロジックや各ピンの出力状態が期待通りの動作をするか、PC画面上でグラフィカルに検証・デバッグすることが可能です。
まとめ
NuMicro® M2U51シリーズ（M2U51/M2U54）向けのNuMaker-M2U54KG を使用し、実機での評価手順をお届けしました。Nuvotonの直感的な開発ツール群と本ボードを活用すれば、GUI上でのシームレスなLCD開発から極限の低消費電力評価まで、手にしたその日からすぐに体感できます。
弊社では、今回ご紹介した M2U51シリーズやNuMaker-M2U54KGに関する技術的なサポートをはじめ、製品の選定やサンプル・お見積りのご要望を承っております。「具体的な動作仕様についてもっと詳しく知りたい」「自社のプロジェクトで使ってみたい」など、ご興味がございましたら、ぜひお気軽にお問い合わせください。