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。
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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の回路図は公開されています。
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。
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） |
|---|---|---|
| SCL | I2C：シリアル通信に利用 | 28(PC5) |
| SDA | I2C：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) |
| GND | 8、22(GND) | |
| デジタル１３ | LのLEDに接続、SPI(SCK) | 19(PB5) |
| デジタル１２ | SPI(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、PWM | 15(PB1) |
| デジタル８ | 14(PB0) | |
| デジタル７ | 13(PD7) | |
| デジタル６ | アナログ出力、PWM | 12(PD6) |
| デジタル５ | アナログ出力、PWM | 11(PD5) |
| デジタル４ | 6(PD4) | |
| デジタル３ | アナログ出力、PWM | 5(PD3) |
| デジタル２ | 4(PD2) | |
| デジタル１ | Tx | 3(PD1) |
| デジタル０ | Rx | 2(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） |
|---|---|---|
| IOREF | IOピン電圧レベル出力 | |
| RESET | 1(PC6) | |
| 3.3V出力 | 最大負荷電流：50mA | |
| 5V出力 | 最大負荷電流：50mA | ２０(AVCC) |
| GND | 8、22(GND) | |
| GND | 8、22(GND) | |
| Vin | 外部電源 | |
| アナログ入力０ | 23(PC0) | |
| アナログ入力１ | 24(PC1) | |
| アナログ入力２ | 25(PC2) | |
| アナログ入力３ | 26(PC3) | |
| アナログ入力４ | I2C：シリアル通信に利用 | 27(PC4) |
| アナログ入力５ | I2C：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。
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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。
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