Arduino

イタリア発のオープンソースなマイコンボード。
部活では2018年より本格的に導入しています。

Arduinoとは

公式ページ : Arduino home

USBインターフェース、電源回路が一つのボードに載っている*1ので簡単に使うことができます。
マイコンにあらかじめファームウェアを書き込まれているので、専用の書き込み機か無くてもプログラミングできます。

ハード、ソフト共にオープンソースです。そのため、各社から様々な互換品が販売されていたり*2、多様なライブラリを使用することができます。

開発環境

• Arduino IDE
  • 公式の開発環境

派生版(一部のみ)

• Visual Studio CodeにArduino拡張機能を入れる
  • Arduino IDEより便利らしい
• SoapBox
  • PLCのようにラダー図でプログラムできます。
• iArduino
  • インタプリタ

ボードの種類

派生版も含めればとてつもない数になるので、代表的なものだけ挙げます。

• Arduino Uno
  • Arduinoといえばこれ。最もポピュラーなボード。
• Arduino Mega
  • I/Oポート、タイマー、メモリが沢山ある。課題ロボットで使用。
• Arduino Nano
  • 小型。互換品が安い(約500円/個~)。ブレッドボードに直接挿せる。何故かUnoよりアナログ入力が2つ多い。
• Lilypad
  • e-ソーイングと呼ばれる、電子部品を布に縫い付けて配線する電子工作ができる。
  • 家庭クラブと合同でやったら?
• Arduino Due
  • ARMマイコン搭載。Megaと同形状。I/Oが3.3Vなので注意。

その他Arduino化できるもの
ファームウェアを書き換えるとArduino IDEから書き込みできるようになります。
代表的なもののみ。

• ESP-WROOM-02
  • Wi-Fi搭載、安価(秋月電子通商で2020-08-19現在250円!)。
• ESP-WROOM-32
  • WiFi、Bluetooth(classic,BLE)搭載、安価(秋月電子通商で2020-08-19現在550円!)。
    • ESP-WROOM-32　モジュール。基板に直接実装もできる。
    • ESP32-DevKitC　書き込み回路、ピンヘッダ付なので簡単に開発できます。
• Nucleo
  • STM32搭載。mbed対応。

シールド

Arduino本体に載せて機能を拡張できるボードのことを亀に見立ててシールドと言います。
ハードウェアのライブラリのようなイメージです。

注意点

• 何故かデジタルピンの7と8の間が半ピッチだけずれているので、自作する場合に注意。
• Mega等、多ピンのマイコンボードに接続する場合は気をつけて作業しましょう。簡単に抜けなくなります。

プログラム(スケッチ)

C/C++をベースとしたArduino言語と呼ばれるプログラミング言語を使用します。

• 主な特徴
  • setup(),loop()関数
  • プロトタイプ宣言がいらない(ただしバージョンによりバグあり)
  • ポートなどの大部分のハードウェアを意識せずに使用可能

Arduino言語リファレンス

• Language Reference - Arduino公式リファレンス、翻訳版で載っていない機能の解説もある
• Arduino 日本語リファレンス - 有志による翻訳

プログラミングtips

• ./シリアル通信
• ./デバッグ
  シリアルモニタ、シリアルプロッタがIDEに付属している。

• PWM周波数の変更
• 外部割り込みを任意のピンでする

ライブラリ

オープンソースなためライブラリの開発も盛んに行われており、機能の追加が大抵簡単にできます。

ライブラリの追加方法
詳細 : Installing Additional Arduino Libraries

• ライブラリマネージャから追加
  • 「ツール→ライブラリを管理」
• ファイルから追加
  • zip形式、フォルダの両方に対応しています

今までに使用した外部ライブラリ

• ps2x
  • 高校生ロボット競技大会/足回りの研究
• PCA9685
  • 使い方はこちら
• KanaLiquidCrystal
  • キャラクタLCDにカタカナを表示しやすくなる