Arduino Uno R3の仕様・機能

当記事では、Arduino Uno R3(以下、Arduino Uno)の仕様・機能について、詳しく解説します。

Arduino Unoは、20種類以上の数あるエディションの中で、最も代表的かつ基本的なエディションです。

Arduino Unoの基本仕様

仕様	Arduino Uno
基板サイズ	74.9×53.3mm
マイコンチップ/ 動作周波数 (プロセッサ)	ATmega328P/ 16MHz
SRAM (メインメモリ)	2kB
Flashメモリ (フラッシュメモリ)	32kB ※プログラムを保存
EEPROM	1kB
動作電圧	+5V
電源入力電圧	+7～+12V
出力電圧	+5V、+3.3V
デジタル入出力	20本
PWM出力 (パルス幅変調出力)	6本
アナログ入力	6本
アナログ出力 (DAC)	-
端子の定格電流	40mA/各端子 ※20mA/各端子、100mA/全端子までを推奨
プログラム 書き込み端子	USB Type-B ICSP
その他 インターフェース	UART I2C SPI

Arduino Uno以外のArduinoボードの仕様については、以下の記事をご覧ください。

Arduino Unoの機能

Arduino Uno外観

ソケット配置(ピン配置)/LED配置

↑クリックすると拡大できます。

①マイコン(プロセッサ)

Arduino Unoのマイコン(プロセッサ)はMicrochip Technology社(アメリカ)の「ATmega328P」が使用されています。

マイコンとは、マイクロコントローラ(またはマイクロコンピュータ)の略称で、人間で言えば「頭脳」に相当する電子機器を制御する上では大変重要な部品です。

また、SRAM、Flashメモリ、EEPROMなどの各種メモリもマイコン内部に組み込まれています。

②USBポート

USBケーブルで、Arduino UnoとPCのUSBポートに接続することで、Arduino Uno-PC間で、通信をすることができます。

PCで作成したプログラム(スケッチ)を、Arduino Unoに書き込んだり、シリアル通信によって、PCからArduino Unoを制御することができます。

また、電源ジャックの代わりに、USBによってArduino Unoに給電することも可能です。

③電源ジャック

ACアダプタ(外形5.5mm、内径2.1mm)を接続して、Arduino Unoに給電することができます。

④リセットボタン

リセットボタンを押すことで、Arduino Unoを再起動することができます。プログラムを最初からやり直したい場合やArduino Unoの動作がおかしい場合などに利用します。

⑤入出力ポート・電源

デジタル入出力・PWM

デジタル入出力・PWM	説明
D0-D19	デジタル入出力(0-19番ピン) HIGH(+5V)/LOW(0V)の入出力
PWM	0～+5Vのアナログ出力 0Vと+5Vを高速で切り替えることで、擬似的にアナログ出力する方式

PWMとシリアル通信はデジタル入出力と共用です。プログラムでどちらを使うか指定できます。

アナログ入力

アナログ入力	説明
A0-A5	アナログ入力(0-5番ピン) 10bitのA/Dコンバータ(約4.8mVごとに1段階変化)

↑PWM出力の関数も解説しています。

通信(コミュニケーション)

通信 (コミュニケーション)		説明
UART (シリアル通信)	TX	シリアルデータ送信
〃	RX	シリアルデータ受信
I2C	SCL	シリアルクロック
〃	SDA	シリアルデータ送受信
SPI	SS	制御対象のデバイス選択
〃	SCK	シリアルクロック
〃	MOSI	マスター⇒スレーブのデータ転送
〃	MISO	スレーブ⇒マスターのデータ転送

電源関連

電源関連	説明
Vin	「③電源ジャック」の電圧が出力、 電源ジャックを使わず「Vin」からの給電も可能
GND	グラウンド・基準点
+5V	+5Vの電圧出力
+3.3V	+3.3Vの電圧出力

その他

その他	説明
GND	グラウンド・基準点
AREF	アナログ入力の基準電圧(0～+5Vを入力) 通常は使用しない
RESET	リセット (「④リセットボタン」と同機能)
IOREF	+5Vの電圧出力

⑥LED

LED	説明
ON	Arduino Unoに給電されると点灯
TX	シリアル通信で送信時に点滅
RX	シリアル通信で受信時に点滅
L	デジタル入出力の13番に接続

Arduino Unoには4つのLED(チップ部品)が搭載されています。「L」のLEDについてもう少し詳しく説明すると、デジタル入出力の13番に接続されており、プログラムで13番ピンをHIGH(5V)にすると、点灯させることができます。

以下の記事では、統合開発環境のArduino IDEを使用して、Arduino Unoのプログラム書き込み方法を紹介しているのですが、サンプルプログラムとして、「L」のLEDを点滅させるプログラムを作成しています。

⑦ICSP

Arduino Unoでは、「ATmega328P用」と「ATmega16U2用」の2つのICSP端子があります。

ATmega328P用

ICSP対応のライタ(プログラム書き込み装置)を接続することで、Arduino Unoのマイコン(プロセッサ)である「ATmega328P」に、スケッチ(プログラム)を直接、書き込むことができます。

ただ、通常はUSBポートを経由してスケッチ(プログラム)を書き込めるので、書き込み用途として使用することは、ほとんどないと思います。

その他、SPI端子として使用することもできます。

ATmega16U2用

ICSP対応のライタ(プログラム書き込み装置)を接続することで、Arduino UnoのUSB-シリアル変換ICである「ATmega16U2」に、スケッチ(プログラム)を直接、書き込むことができます。

そのため、一応、USB用のデバイスを作成することが可能なのですが、Arduino IDEでの書き込みができないので、Arduinoボード全般で、ほとんど活用事例がないのが実情です。

Arduino Unoの技術資料の入手方法

Arduino Unoは、回路図などの各種技術資料をArduino公式WEBサイトから入手できます。

Arduino Unoの選び方

『Arduino Uno』は、ボード単体の他に、互換品や電子部品と組み合わせたキットも存在します。

電子工作初心者にとっては、どれを選べばいいのか迷ってしまうかもしれませんが、以下の記事で初心者でもわかりやすいように、ランキング形式でおすすめのArduino Unoを紹介しています。ぜひご覧ください。