07: 詳説 Intel Edison Arduinoボードの入出力端子【Arduino規格のDIGITAL I/O編】

都元と学ぶIoTアドベントカレンダーだった2014

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都元ダイスケ

2014.12.07

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よく訓練されたアップル信者、都元です。アドベントカレンダーかもしれない7日目！なんとか1週間続きました。昨日のエントリーはこちらです。

さて、昨日はArduino規格の電源関連端子及びアナログ入力端子について追いかけました。本日は引き続き、デジタル入力端子について追いかけます。

J1B1 及び J2B1 (DIGITAL)

アナログ入力端子の反対側にあるこれらの端子のうち、まずは、0〜13のピンについて。これらはデジタル入出力端子です。

前回解説した通り、アナログ入力端子は、入力電圧を10bitの分解能で数値化しました。一方デジタル入出力端子は、入力電圧が3V以上だった場合にHIGHという値が、3V以下だった場合はLOWという値 ^*1が取れます。

また、デジタル入出力端子はその名の通り出力も可能です。各ピンについてINPUTまたはOUTPUTのモードを設定することにより、役割を切り替えられます。ピンを出力に設定し、LOWを出力すると0Vとなり、HIGHを出力すると5V ^*2になります。

ちなみに、ピンモードにはINPUT_PULLUPというものもあり、これは入力端子として機能しつつ、内部でプルアップ抵抗の回路を有効化する、というオプションです。外側にプルアップ抵抗を用意する必要がなくなり、便利ですね。そう、スイッチのようなON/OFFしかないものは、昨日のようにアナログ入力端子を使うのではなく、デジタル入力端子に繋ぐべきものです。

以上がデジタル入出力端子の概要ですが、それぞれのピンに少々の特徴があります。

UARTシリアル

0, 1の横にはRX←, TX→という表記があります。これらの端子は、UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) という規格でデバイスとシリアル通信をするためのものです。

ここまでデバイスとの通信手段は、その時その時のピンの電圧を読み取り、その値1つが意味を成すデータでした。シリアル通信は、連続する値の変化の仕方にルールと意味を与えて、もっと複雑なデータをやり取りするためのものです。ちなみにRXは受信、TXは送信の端子です。相手機器のRXには自分のTXを、相手のTXには自分のRXを繋ぐ形になります。

ただし、これらのシリアル端子は、USBとPCを繋いだ際に利用される経路と共通なので、PCとシリアル通信をしている時は、0及び1を使うことはできないようです。

PWM

さて、ここまでアナログ入力やデジタル入出力を見てきましたが、アナログ出力はどうすればいいでしょうか。例えばLEDの明るさをコントロールしたい場合は、アナログ出力を使えればいいですよね。しかし、アナログ端子は入力だけで出力の機能が有りません。そこで利用するのが、デジタル入出力端子のPWM出力機能です。

PWMとはPulse Width Modulationの略です。基本的に、デジタル出力端子はLOW(0V)かHIGH(5V)の電圧を出す機能しか持っていません。その状況で、擬似的にアナログな電圧を出力する仕組みがPWMです。