Arduinoの基礎知識

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

Arduino Uno 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の技術資料
  • EAGLEファイル
  • 回路図:PDF形式
  • ボードサイズデータ:DXF形式
2

Arduino Uno DOCUMENTATION

「DOCUMENTATION」をクリックします。

3

Arduino Uno EAGLEファイル 回路図 ボードサイズデータ ダウンロード

それぞれのアイコンをクリックすると、EAGLEファイル、回路図、ボードサイズデータがダウンロードできます。

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。

エンジニア専門の転職支援はメイテックネクスト
テキストのコピーはできません。