Arduino | Notion

参考資料

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Arduinoの基礎(ソフトウェア)

C++やProcessingとはよく似ているため, それらでプログラミングをできるなら簡単かも?

Arduinoのスケッチを理解する

Arduino IDEを起動して，スケッチにコピー&ペーストする

// setup(): Arduinoが起動, 再起動したときに1度だけ呼び出される
void setup() {
	// pinMode(pin, mode): デジタルI/O設定関数
  // |- pin: ピン番号を指定する(LED_BUILTIN: デフォルトで13番が指定されている)
  // -- mode: 読み込みならINPUT, 書き込みならOUTPUT
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

// loop(): setup()後にループする処理
void loop() {
	// digitalWrite(pin, value): デジタル出力関数
	// |- pin: ピン番号
	// -- value: 1を出力するならHIGH, 0ならLOW
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);  // LEDが点灯する
  // delay(tm): tmミリ秒だけ待機する
  delay(1000);                      // 1000ms=1sec待機する
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);   // LEDが消灯する
  delay(1000);                      // 1000ms=1sec待機する
}

Arduinoの基礎(ハードウェア, インタフェース)

ここではArduino UNOを参考にする

Untitled

https://store-usa.arduino.cc/products/arduino-uno-rev3

https://www.switch-science.com/products/789?_pos=2&_sid=ab6a6e6c0&_ss=r

ピンの情報

アナログ入力(ADC)→A0~A5(図左下)

物理的な量(電圧, 温度, 圧力, 音など)を連続的な信号として取得する
ADC (Analog to Digital Converter): 物理的なアナログ信号をデジタル信号に変換するための機能

アナログ出力(PWM)→D3, D5, D6, D9, D10, D11(図右下)

PWM (Pulse Width Modulation): デジタル信号のオン・オフの繰り返しによってアナログ信号のように見せかける技術

デジタル入出力(GPIO)→D0~D13

0(LOW)または1(HIGH)の離散的な信号の入出力を行う
GPIO (General Purpose Input/Output): 汎用のデジタルピン. プログラムによって入力や出力と設定できる

UART (Serial)→D0(RX, 受信), D1(TX, 送信)

ハードウェアシリアル通信
UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter): シリアル通信を実現するためのハードウェアプロトコル

I2C→I2C[SCL], I2C[SDA]

SPI→D10~D13 (SCK, MISO, MOSI, SS)

ブレッドボードを使ってLEDを点灯させる

キーワード

void setup(): Arduinoが起動したときに, 1度だけ呼び出される処理. ここでpinMode()やセンサの初期化を実行する
void loop(): setup()が実行された後に実行される, 処理が末尾まで行ったら最初に戻り処理がループする
入出力ピン: どこのピンからLEDに信号を送る?
- Arduinoではアナログピン(A0~A5), デジタルピン(0~13)のピンがある
pinMode(pin, mode): 指定したピンの動作を決める
- pin: A0~A5, 0~13を指定を指定する
- value: INPUT, OUTPUT, INPUT_PULLUPを指定する
  - INPUT: 入力
  - INPUT_PULLUP: 入力(内部プルアップ抵抗が有効になる)
  - OUTPUT: 出力
digitalWrite(pin, value): HIGHまたはLOWを出力する
- pin: A0~A5, 0~13を指定を指定する
- value: LOW (0) or HIGH (1)を指定する
delay(ms): 指定した秒数だけ待つ

組込み関数や標準ライブラリを知ろう!

上述のスケッチについて考えてみる

void setup()

pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT): LED_BUILTIN(13番ピン)をOUTPUT(出力)に使用する int LED_RED=13;

void loop()

digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH): LED_BUILTIN(13番ピン)にHIGH(1)を出力する
- つまりLEDにHIGHの信号を送る(点灯させる)
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW): LED_BUILTIN(13番ピン)にLOW(0)を出力する
- つまりLEDにLOWの信号を送る(消灯させる)
delay(1000): 1000msの間待つ. この間LEDは直前に送られた信号のままの状態
- digitalWrite()でHIGHが送られていたら1000msの間LEDは点灯している
- digitalWrite()でLOWが送られていたら1000msの間LEDは消灯している

配線が終わったらマイコンに書き込み(以下のように動作すればOK)

IMG_0885.mov

ブレッドボード (配線)

ブレッドボード

電子回路の試作を簡単に行うことができる
- ジャンパーワイヤーを抜き差しするだけで, 簡単に配線を変えることができ, プロトタイプを作るのに適している
- ハンダ付けが不要(いきなり基板で組むと失敗したら大変)
以下の図のように同じ線の箇所が内部で繋がっている
- 電源ライン: 両端の+, -の部分. 主に電源の供給に使う
- 部品エリア: 中央側. 各種端子を配置する

用意するもの(LED1個の点灯であるため最小構成で配線を行います)

Arduino UNO
ブレッドボード
ジャンパーワイヤー(オス-オス) 2本
LED (基礎ゼミで貸し出すものは抵抗入り) 1個

配線

部品エリアの任意の場所(どこでも良い)にLEDを挿す
1. ここでLEDは足が2本あるが両方が部品エリアで繋がっていない場所に挿す
Arduino UNOの13番ピン(D13)と, ブレッドボードでLEDの足が長い方が挿してあり, 内部で繋がっている部分にジャンパーワイヤーを挿す
1. LEDには極性があり, 足が長い方は陽極(+極, アノード)と言い, 足が短い方を陰極(-極, カソード)と言う, 配線の際には注意
ブレッドボードでLEDの足が短い方が挿してあり, 内部で繋がっている部分と, Arduino UNOのGNDにジャンパーワイヤーを挿す

実際に配線した写真

参考: https://iot.keicode.com/electronics/what-is-breadboard.php

演習: 複数のLEDを制御してみよう!

出来たら第2回課題ができる!!!

おまけ

delay()の罠

正確に定期実行したい場合には, delay() は非推奨となる (delay() 以外の処理時間分ズレていくため)

millis(): プラグラムがスタートしてからの時間をミリ秒単位で出力する

const int intervalMillis = 1000;

unsigned long lastRunMillis = 0;

/* 中略 */

void loop() {
	unsinged long currentMillis = millis();
	// スタートしてから現在のミリ秒が, lastMillisから1000ms経過していたらtrue
	if (currentMillis - lastRunMillis >= intervalMillis) {

		// 実行したい処理をここに記述する
		
		lastRunMillis = currentMillis;
		}
}