第2回「マイコンには何ができるか」〜ゼロから学ぶマイコン基礎講座 第1章 Arduino編〜

【金曜リリース】前回の第1回目では、マイコンは機器や装置を制御する小型のコンピュータだと説明しました。今回第2回目では実際に「マイコンには何ができるか」をテーマに、ソフトウェアとハードウェアの各面から見たマイコンの役割や特長や、マイコンチップ、回路基板、マイコンボードについても分かりやすく解説します。皆さまのマイコン入門の学習にご活用ください。

「Digi-Keyからのお知らせ」では、オンラインコミュニティフォーラム「TechForum」をご紹介しています。エレクトロニクスに関する質問や知識を共有し、Digi-Keyのエンジニアやフォーラムのメンバーから問題解決のヒントや解決方法を入手できます。ぜひ、最後までご覧ください。
日本語TechForumサイト: https://forum.digikey.com/c/japanese/43?utm_source=youtube&utm_medium=social&utm_campaign=mcu_ser01

本シリーズは、電子回路設計の講師として人気の宮崎仁氏を招き、マイコンの基礎を解説するDigi-Key日本オリジナルの動画シリーズです。マイコンを学ぶ機会があまりなかった人、途中で挫折してしまった人、これから学びたい人を主な対象に、マイコンとは何か、何ができるか、どう使うかを、ゼロからわかりやすく説明していきます。第1章 Arduino編は全9回の講座で構成されており、前半は図や写真を用いた講義が中心で、後半は手軽なマイコンボードを用いて実際のマイコンの動作を体感できる実践的な講座内容となっています。プログラムがマイコンを1ステップずつ動かしていく仕組みを直感的に理解できます。

【ゼロから学ぶマイコン基礎講座 第1章 Arduino編】
マイコンとは何か
マイコンには何ができるか ← ← この動画
I/Oで外部の世界とやりとり
I/Oの制御と各種の部品
マイコンとプログラム開発
プログラム開発の実際
実践1:Arduino Nano EveryでLED表示
実践2:スイッチでLED表示を切り替え
実践3:フルカラーLEDとメロディ出力

【関連Digi-Key日本語ウェブサイトページ】
マイコン(マイクロコントローラ):
https://www.digikey.jp/products/ja/integrated-circuits-ics/embedded-microcontrollers/685?utm_source=youtube&utm_medium=social&utm_campaign=mcu_ser01
Arduino、マイコンボードなど

【講師】 宮崎 仁
慶応義塾大学工学部卒業後、宮崎技術研究所に入所
お客様へのコンサルティングに携わるかたわら、電子回路設計の講師として多数の著作やセミナー活動で高い評価を確立
著書: 基本電子部品大事典 (トラ技ジュニア教科書)など

▷チャプターリスト
0:00 オープニング
0:24 今回学ぶこと
0:31 2.マイコンには何ができるのか
2:03 機器の中でマイコンは何をしているのか
6:21 組み込まれたマイコンができること
11:26 マイコンを部品として使う
14:51 マイコンボードができること
19:59 今回のまとめ
21:39 Digi-Keyからのお知らせ・エンディング

 

【書き起こし】第2回「マイコンには何ができるか」〜ゼロから学ぶマイコン基礎講座 第1章 Arduino編〜 –

(00:00) ん [音楽] me ええええええ この講座ではマイコンとは何か 何ができるか どう使うかをゼロからやさしく解説します マイコンの仕組みについて知りたい人にも プログラミングを学びたい人にも役立つ 内容です 第2回 マイコンには何ができるかを始めます 今回の講座で学ぶ内容です マイコンはさまざまな機器装置の中で使わ れています まず 劇の中でマイコンは何をしているかを説明 します 様々な機器の固有の働きについて整理し その中でのマイコンの役割について解説し ます 次に組み込まれたマイコンができることを 説明します マイコンはプログラム次第で幅広い仕事を こなすことができます
(01:05) 特に危機の中に組み込まれたマイコンは その機器を制御したり手順を自動化するの に適しています 制御や自動化に役立つマイコンの ソフトウェア面の特徴とハードウェア面の 特徴を解説します 次にマイコンを部品として使うを説明し ます マイコンは小型で安価な半導体チップとし て作られています 部品として家木装置に組み込むのに適して います マイコンチップとそれを用いた回路基板が 的に組み込まれている様子を簡単に紹介し ます 次にマイコンボードができることを説明し ます マイコンチップと他にいくつかの部品を 組み合わせた安価なマイコンボードの概要 と活用法を紹介します 最後に今回の松目を解説します マイコンはさまざまな機器装置の中で使わ れています
(02:09) 激装置にはそれぞれ本来の仕事があって マイコンは劇の仕事運がこなすために働い ています 機器の種類や仕事の種類はいろいろあり ますが その中でマイコンの役割を一言で言えば 危機が行っている仕事もプログラムで制御 することです ケーキの仕事はエネルギー関連と情報関連 に大別できます エネルギーには光熱力や動きなどがあり ます 比嘉子を扱う機器は例えば照明機器です 熱を扱う機器は例えば電熱機器です 力や動きを扱う機器は例えば伝導機器です これらの機器はマイコンなしでも作れます がマイコンを内蔵すればより複雑で高度な 仕事ができます たとえば電気洗濯機を考えてみましょう 新井進み脱水などの動作自体はマイコン
(03:14) なしでもできます マイコン内蔵なら洗濯物を判別し 新井進み脱水など適切にコースを選んで 自動的に実行してくれます 複雑な手順を間違いなく実行したり適切に 判断するのはマイコンにとって最も得意な 作業の一つです 掃除機洗濯機炊飯器などのか電気機器を はじめ 工場の機器やロボットでも舞い込んで手順 を自動化しています 情報には文字画像音声のように 人間が見て意味を理解したり伝え合うため のものがあります その他にも自然界などのさまざまな情報を 計測してデータとして記録したり急激の 制御に利用するものがあります データを記憶したり演算したり io で 焼くとにしたりすることもマイコンにとっ て最も得意な作業の一つです
(04:21) まとめるとマイコンは様々な機器の中で家 木本来の仕事をプログラムで制御してい ます 光熱力や動きなどのエネルギーを扱う仕事 文字画像音声計測データなどの情報を扱う 仕事 どちらもマイコンにとって得意な作業です マイコンが何をしているのかもう少し 細かく見てみましょう 劇の仕事をプログラムで制御するとはどう いうことでしょうか もっとも基本的な制御は機器を動かしたり 止めたりすることです 電気で動く機器なら電源をオンにしたり オフにしたりします 単に機器の電源を大附するのはマイコン なしでもできます もっときめ細かく制御したいときに マイコンが役立ちます 例えば機器やカイロの中身を小さい ブロックに分けて 必要な時に必要なブロックをオンにしたり
(05:26) オフにしたりします さらにマイコンを使うと光熱力や動きの量 を増やす減らすなどきめ細かく調節する ことも可能です 例えば洗濯機や炊飯器などのか電気では マイコン内蔵によって人間が操作するのと 同様に決められた手順を実行したりデータ を基に判断するなど 複雑な繊維を自動化した製品が数多く作ら れています まとめると プログラムで機器の仕事を制御するとは 手順に従って 聞き赤色を自由に動かしたり止めたり さらに光熱力動きの量をきめ細かく調節し たりして 人間と同様の複雑な操作を自動化すること です 次にマイコンやプログラムの持つ特徴に 注目して
(06:29) 組み込まれたマイコンができることを正義 します プログラムは 劇の仕事を制御するのに役立つ次のような 特徴を持っています プログラムとは命令を順番に書き並べた ものです すなわち 手順を定めてその通りに実行できます 単純な仕事をする命令を 必要な順番に並べることで長く複雑な手順 を持つ仕事を確実に実行できます マイコンはプログラムの通りに命令を順番 に実行します いつでも何度でも確実に同じ停電を実行 できます 確実に同じことを繰り返せる再現性も 大きな特長です さらにこの繰り返しはとても高速にでき ます 例えば1秒間に100万個から1000万 個ぐらいの命令を実行できるマイコンは たくさんあります
(07:36) さらに 全く同じことを繰り返すだけではなく 1回ごとに条件を判断して手順を変えられ ます 判断のための条件には マイコンが計算した値や io から入力した値などを使えます まとめると プログラムは複雑な手順を順番に並べた もので 同じ手順を何度でも繰り返せる再現性と 条件を判断して手順を変更できる柔軟性を 兼ねそろえています これらの特徴が劇の制御や自動化に生かさ れています プログラムについては講座の5回目と6回 目に解説します プログラム すなわちソフトウェアの面だけでなく ハードウェイの面から マイコンができることを見てみましょう マイコンではハードウェアも制御に適した
(08:40) 特徴を持っています マイコンはメモリー cpu io と いう三つの基本要素を持ちます メモリーと cpu はプログラムを実行 するために必要な仕組みです それに対して io はマイコンから外部 に働きかけたり 外部からの働きを受け入れるための仕組み です io には入力インプットと出力 アウトプットがあります アウトプットはデータを電気信号に変える 仕組みです cpu は io にデータを書き込む 命令を実行すると アウトプットはデータを電気信号として 外部に出力します アウトプットの先にさらに別の出力回路を つけて 劇や回廊戦4できます 例えば 機器や回廊オフするのであれば スイッチを出力カエルに用います
(09:48) インプットは外部から入力された電気信号 をデータにします インプットの前にさらに別の入力回路を つけて 判断に必要な情報を取り込むことができ ます 例えば お湯の温度が40度以下が過熱し 40度を超えたら加熱を止めたいのであれ ば 温度を測定する温度センサーを入力回路に 用います 力回路や入力回路に何が必要かは 的によって違い 一つの危機の中でも場所によってさまざま に異なります マイコンには多種多様な出力回路や入力 回路を全てに内蔵できるわけではありませ ん io は多種多様な入力回路や 出力回路をつなぐための統一されたデー ゲーム地として使うことができます まとめると
(10:53) マイコンのハードウェアの基本要素である メモリーと cpu はプログラムを実行 するための仕組みです io は 機器やカエルを制御したり 判断に必要な情報を取り込みためので入口 です これらの仕組みによって マイコンは様々な機器の中で制御や自動化 の仕事を行っています io については講座の3回目と4回目に 解説します マイコンは部品として使いやすいように 超小型で安価に作られたコンピューター です マイコンの本体は数ミリ角から数センチ角 ぐらいの部品です 小さなかけらのような部品で マイコンチップとも呼ばれます マイコンチップの内部には 膨大な数のトランジスターで作られた とても大規模な電子回路は入っています
(12:00) トランジスターの数は数万戸から数千万個 にもなります そのぶん一個一個はとても小さく微細に 作られています このように膨大な数のトランジスターから なる電子回路を1個の部品にしたものを 大規模集積回路 lsi と呼びます lsi 兄はメモ d だけを lsi に したものや cpu だけを lsi に したものなど色々な種類があります その中でマイコンチップは コンピューターに必要なメモ22 cpu io の3要素をすべて備えた a レース 愛です まとめると マイコンはとても小型の部品ですが 大規模な回路を内蔵した lsi として 作られています メモディシーピーユーアイオーの3要素を 備えており
(13:02) 1個でコンピューターとして使うことが できます マイコンチップはどのように機器に 組み込まれているか概要を紹介します 実際に劇に組み込まれているのはマイコン チップを搭載した回路基板と呼ばれるもの です カエル基盤はマイコンチップと他に必要な 若干の部品をハンダ付けで板の上に固定し 回路の配線をしたものです 一般にマイコンチップのほかにカイロを 動かすための電源やマイコンを一定の リズムで動かすためのクロックが必要です また io に接続する入力回路や出力 回路も その機器の必要性に合わせて回路基板に 搭載されます 同じ機種のマイコンを使ったとしても 組み合わせる部品や回路をどのように配線 するかは劇によって違います
(14:08) また 変える基盤を収めるスペースも劇によって 違います 狭いスペースに押し込むために変則的な形 にしたりフレキシブル基板という 真似られる基盤にすることもあります 特にた以上生産する機器装置の場合は 機器ごとに専用の回路基板を設計製造する のが普通です まとめると マイコンチップと他の部品を組み合わせて カエル基盤の形で機器に搭載されます 機器ごとに専用の回路基板を作ることが 多いでしょ コンピューターとして自由に使える マイコンボードについて概要を紹介します 機器に組み込まれたマイコンは 機器本来の仕事を制御しています 機器のユーザーからはライブのマイコンや 制御の仕組みは見えません
(15:13) それに対してユーザーがコンピューターと して自由に使うことを目的として 様々なマイコンボードが作られ製品として 販売されています マイコンボードは マイコンチップと若干の部品を組み合わせ た 最小構成のコンピューターです 見かけは劇に組み込まれている回路基板と 同じようです 違いはプログラムが入っていなくて自分で 作って使うという点です プログラムを自由に作って使える コンピュータとしては身近なものでは パソコンがあります パソコンにはすぐに使えるプログラムが たくさんあるので 自分でブログラムを作る人はあまり多く ないでしょう また パソコンは仕事や遊びに日常的に使う道具 なので自分で改造しようとして不調になっ てしまっても困ります
(16:18) マイコンボードは 自分で好きなように使い倒せる自分だけの コンピューターです マイコンボードは主に二つの目的のものに 分かれています 一つ目は機器の開発エンジニアが使うため のものです 様々なマイコンメーカーがダッシュ対応の マイコンを作っています エンジニアはマイコーのため下着 機器を試作するために簡単に使える マイコンボードがいろいろ用意されてい ます そういうプロ用のマイコンボードは 誰でも使って良いのですが 説明書も難しく参考書も少なく 敷居が高いところがあります 二つ目は マイコンの学習や教育を目的として作られ たものです 使用し作のためのボードと
(17:22) 見かけは同じようなものですが たくさんの人に使ってもらうために使い やすく工夫されています 親しみやすい名前が付けられてシリーズ化 されていて 説明書や参考書などの資料も豊富です re のというシリーズ raspberry pi という シリーズは 最近の定番マイコンボードとして世界中で 有名です まとめると部品として機器に組み込まれて 使われるマイコンと違って マイコンボードはユーザーが自由に使える コンピューターです 主にエンジニアが使うプロ向けのマイコン ボードもありますが 学習教育用として定番のブランドになって いるものがあります マイコンボードを活用するには 入出力回路もユーザーは作ります
(18:29) マイコンボードに入出力回路を自分で作っ て追加すれば 機器を制御するような仕事もさせることが できます マイコンボードはパソコンとは違って表示 用のディスプレイもなく 操作用のマウスやキーボードもありません コンピューターとして最小限の機能しか ありません その火事 簡単な入出力回路を自分で追加して 表示や操作 劇の制御センサーによる計測などを実現 できます マイコンボードに追加したい回路1枚の 基板にまとめたものを 機能を拡張するという意味で 拡張ボードと呼んでいます rd のやラズベリーパイのような定番 マイコンボードでは 市販の拡張ボードを利用して 簡単に機能を拡張できます まとめると
(19:37) マイコンボードは最小限の機能しか持って いません その代わり表示操作制御計測などのカイロ 自由に追加して活用できます 市販の拡張ボードで 簡単に機能を拡張することもできます 今回のまとめです マイコンはどのように使われているか一体 何ができるのかについて説明してきました マイコンはさまざまな機器装置に組み込ま れて 聞き本来の仕事をプログラムで戦4してい ます プログラムは複雑な手順を何度でも実行 できるので 機器を複雑な手順に従って自動的に動かせ ます 条件を判断して手順を変更することもでき ます さらに マイコンの io に入出力回路を追加し て
(20:41) 機器を制御したり判断のための情報を 取り込めます マイコンのプログラムを自分で作って活用 したい時は市販のマイコンボードを利用し ます マイコンボードはカイロやプログラムを 自分で作って使う最小構成の コンピューターです 次回第3回目では io で外部の世界というやりとりも説明 します io はマイコンと私たちの世界をつなぐ 窓口です その基本的な仕組みを解説します ご視聴ありがとうございました この後はディジキーからのお知らせがある ので最後までご覧ください チャンネル登録高評価コメントよろしくお 願いします 皆様こんにちは2色の山下です今回は digi key のオンライン
(21:45) コミュニティフォーラム tech フォーラムをご紹介します tech フォーラムはエレクトロニクス の件に関する質問からトラブル シューティングまでさまざまなトピックに 関する知識を共有し解決するためのオン ラインコミュニティフォーラムですペック フォーラムのカテゴリは大きくは受けて よくある質問 技術的なヒント部品品番クロス リファレンス の4つがあります ご質問があれば各カテゴリーのアーカイブ から最適な解決方法をすぐに探せます ファン回ぶり街道が見つからない場合 新しいトピックを作成しレジキーの位置に 文フォーラムのメンバーから問題解決の ヒントや解決方法を入手できます tech ソーラムのご利用には参りし キーへの無料登録が必要です 登録後はログインするだけで必要な サポートをご利用いただけますお困りの ことがあれば ウィークスタートファイルをご覧下さい皆 様のご利用をお待ちしております ん voodoo
(22:48) ん の の ん cap wh

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