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Arduino 入門 番外編 02 【外観とピン配置】

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Arduino 入門
番外編 02
【外観とピン配置】

こんにちは管理人のomoroyaです。

 

本日は、番外編 02 Arduino UNO R3 外観とピン配置です。

arduinoの入門編を書いていて、arduino自体の説明をしたいと考えていました。

やはり、arduino自身のことを理解しておいた方が良いですよね。

ということで番外編 02は外観とピン配置にしました。

 

Arduino入門編の解説にて使用しているArduinoは互換品です。

互換品とは言え、Arduinoはオープンソースであり複製して販売するのもライセンス的に問題なし。

そのため互換品の品質も悪くなく、それでいて値段は安いです。

正規品本体の値段程度で豊富な部品が多数ついています。

 

正規品の本体単品がほしい方はこちらとなります。

 

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Arduino UNO R3の外観

Arduino UNO R3の外観図を下記に示します。

arduino_uno_R3-appearance

 

Arduino UNO R3の回路図は公開されています。

arduino_uno_R3_schematic

 

①ATmega328P

マイコンです。

  • 動作電圧     :5V
  • フラッシュメモリ :32KB
  • SRAM      :2KB
  • EEPROM     :1KB
  • クロック周波数  :16MHz

詳しい仕様については知りたい方は、以下サイトのデータシートを参照ください。

https://www.microchip.com/wwwproducts/en/ATmega328P
The high-performance Microchip picoPower® 8-bit AVR® RISC-based microcontroller combines 32 KB ISP Flash memory …

 

②USBポート

パソコンとの間で通信するためのUSB接続ポートです。

パソコンで作成したスケッチ(プログラム)をUNOに書き込みます。

USBを介した給電にも使われます。

 

③外部入力電源端子

外形5.5mm、内径2.1mmのDCプラグを利用できます。

7V~12Vの範囲の電圧入力が必要です。

USBポートから給電している場合は電源の接続はいりません。

 

④Reset button

UNOの再起動用のボタンです。プログラムの再実行、挙動が不安定になった場合なので押します。

 

⑤各種LED

UNOの状態を確認するためのLEDです。

  • ON  :UNOに電源が供給されているときに点灯
  • L     :デジタル13に接続され、デジタル13がHigh=5Vの時に点灯
  • TX   :送信(PCにデータを送信している時に点灯)
  • RX   :受信(PCからデータを受信している時に点灯)

 

⑥電圧regulator

マイコンに電圧5V、3.3Vを供給するための回路です。

 

⑦16MHz水晶振動子

16MHzのクロックを発生させる水晶振動子です。

 

Arduino UNO R3 ピン配置と割り当て

ここでは、外観図に示したデジタルIO、アナログ出力などのピン配置およびピンの割り当てについて説明していきます。

 

デジタル入出力ピン(0-13番ピン)

電圧をかけるときはHIGH(5V)とLOW(0V)の2値しか出力できず、電圧を読み取るときもHIGH or LOWしか認識できません。

使用コマンド:digitalRead(),digitalWrite()

 

アナログ出力ピン(3,5,6,9,10,11番ピン)

デジタルIOのうち6本をPWMで利用可能です。

pinMode()で設定します。

電圧範囲は0V~5Vです。

使用コマンド:analogWrite()
範囲:0~255

 

アナログ入力ピン(0-5番ピン)

このピンは電圧値を細かく読み取る事ができ、 0V~5Vの電圧値を0から1023の整数に変換して読み取ります。

使用コマンド:analogRead()
範囲:0~1023

 

入力電圧範囲

入力電圧:6V~20V

ただし、基板に実装されている電解コンデンサが耐圧16Vのものが実装されている場合あり。

そのため、推奨入力電圧の12V以下で使うことをおすすめします。

 

ピン負荷電流

公式ホームページの記載に合わせて修正しました。

デジタル出力の最大負荷:40mA20mA / 1IO
※40mA以上流すと壊れます。

IOピンの合計で100mA以下とする必要があります。

3.3V出力ピンの最大負荷:50mA

 

ピンの割り当て

外観図の右側ピンの割り当てについてです。

回路図を見れば接続先もわかりますので合わせて記載します。

ピン名機能ATmega328接続先
(回路図参照)
SCLI2C:シリアル通信に利用28(PC5)
SDAI2C:シリアル通信に利用27(PC4)
AREFアナログ入力用参照電位21(AREF)
GND8、22(GND)
デジタル13LのLEDに接続、SPI(SCK)19(PB5)
デジタル12SPI(MISO)18(PB4)
デジタル11アナログ出力、PWM、SPI(MOSI)17(PB3)
デジタル10アナログ出力、PWM、SPI(SS)16(PB2)
デジタル9アナログ出力、PWM15(PB1)
デジタル814(PB0)
デジタル713(PD7)
デジタル6アナログ出力、PWM12(PD6)
デジタル5アナログ出力、PWM11(PD5)
デジタル46(PD4)
デジタル3アナログ出力、PWM5(PD3)
デジタル24(PD2)
デジタル1Tx3(PD1)
デジタル0Rx2(PD0)

 

外観図の左側ピンの割り当てについてです。

回路図を見れば接続先もわかりますので合わせて記載します。

ピン名機能ATmega328接続先
(回路図参照)
IOREFIOピン電圧レベル出力
RESET1(PC6)
3.3V出力最大負荷電流:50mA
5V出力最大負荷電流:50mA20(AVCC)
GND8、22(GND)
GND8、22(GND)
Vin外部電源
アナログ入力023(PC0)
アナログ入力124(PC1)
アナログ入力225(PC2)
アナログ入力326(PC3)
アナログ入力4I2C:シリアル通信に利用27(PC4)
アナログ入力5I2C:シリアル通信に利用28(PC5)

 

まとめ

Arduino 入門 番外編 02 外観とピン配置」いかがだったでしょうか。

外観とピン配置がどうなっているか、回路図と照らし合わせてUNOのピンがマイコンのどこにつながっているか確認できたでしょうか。

知らなくても、遊べるのがUNOです。

でも、少しでも知っていたほうが後々何かの役に立つのではと考え書いてみました。

 

ピンの機能についてはできれば、もっと詳しく書ければよいなと考えています。
※時間がかかるかもしれません・・・。

 

最後に

疑問点、質問などありましたら気軽にコメントください。

この電子部品の解説をしてほしい!などなどなんでもOKです。

リンク切れ、間違いなどあればコメントいただけると助かります。

 

Arduino入門編、番外編、お役立ち情報などなどサイトマップで記事一覧をぜひご確認ください。

 

Arduino入門編で使用しているUNOはAmazonにて購入可能です。

互換品とは言え、Arduinoはオープンソース。

複製して販売するのもライセンス的に問題なし。

 

そのため互換品の品質も悪くなく、それでいて値段は安いです。

正規品本体の値段程度で豊富な部品が多数ついています。

 

学習用、遊び用、お試し用には安価な互換品がおすすめです。

 

 

上記のものでも十分に多数の部品が入っていますが、最初からもっと多数の部品が入っているこちらもお勧めです。

 

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補足情報
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番外編はこれからも続けていきます。

次回の「番外編 03」はデジタル出力、デジタル入力について解説します。

Arduino 入門 番外編 03 【デジタル出力 とは】【 デジタル入力 とは】
今回は、「Arduino 入門 番外編 03 デジタル出力 とは デジタル入力 とは」です。arduino 入門 番外編はarduinoの基本的なことを書いていく方向性にする予定です。今回は、arduinoのデジタル出力とデジタル入力につい…

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