- Arduinoとは実際には何ですか？
- ArduinoIDEのセットアップ
- Arduinoボードをコンピューターに接続する：
- まばたきプログラムのアップロード
- 必要な材料：
- ハードウェア接続：
- Arduinoのプログラミング：
- 出力の確認：
Arduinoという名前は、通常、ほとんどの電子工学の学生や愛好家の間で流行語です。大規模なオンラインコミュニティサポートにより、物事をより速く、より安く構築できるため、電子機器やプログラミングを始めたばかりの多くの人々にとって理想的な選択肢となっています。ハードウェアの設計とプログラミング環境が簡素化されているため、電子工学やコンピュータサイエンスの知識がなくても、簡単に学ぶことができます。では、このArduinoは実際には何ですか？どうすればそれを始めることができますか？あなたのライフスタイルを改善するためにそれで何を作ることができますか？
このチュートリアルでは、これらの質問すべてに回答するように試みます。PC /ラップトップにArduinoIDEをセットアップし、サンプルのまばたきプログラムをArduinoにアップロードします。次に、スイッチとLEDで構成される単純な回路を備えたブレッドボードを使用して小さなハードウェアを構築し、それに応じてArduinoをプログラムします。面白そうですね！
Arduinoとは実際には何ですか？
Arduinoの学習を始める前に、まずそれが何であるかを知る必要があります。Arduinoはマイクロコントローラーであるという一般的な誤解があるため、これは重要です。これは真実ではありません。ここで、Arduinoがマイクロコントローラーではないことを明確にしましょう。それで、それは何ですか？
Arduinoは、使いやすいハードウェアとプログラミング環境で構成されるオープンソース開発プラットフォームです。ここで、使いやすいハードウェアはArduino UNOを指し、プログラミング環境はArduinoIDEを指します。Arduino Mega、nano、miniなど、Arduino UNO以外にも多くのハードウェアボードがあります。ただし、このチュートリアルでは、ArduinoUNOのみを使用します。Arduino IDEは、ArduinoUNOボードをプログラムするために使用するソフトウェアです。
ArduinoIDEのセットアップ
プロセスの最初のステップは、ラップトップ/ PCにArduinoIDEをセットアップすることです。以下の手順は、Windowsユーザーのみを対象としています。他のプラットフォームの場合、手順はほとんど同じです。問題が発生した場合、MacユーザーとLinuxユーザーはそれぞれのリンクを使用できます。また、簡単にインストールできるように、コンピューターの管理者権限があることを確認してください。
ステップ1：以下のリンクをクリックするだけで、Arduinoの公式WebサイトからArduinoIDEをダウンロードします
ステップ2：これによりexeファイルがダウンロードされます。これはあなたの時代の最新のArduinoIDEになります。これを文書化する時点で、最新バージョンはArduino-1.8.5で、ファイルのサイズは90.4MBです。これを試してみるまでに更新される可能性は非常に高いです。
ダウンロードが完了したら、exeファイルを起動します。プロンプトが表示されたら[はい]をクリックすると、管理者権限の入力を求められる場合があります。
ステップ3：「同意する」をクリックして、Arduinoの使用許諾契約に同意します。
ステップ4：次へ[インストールオプション]で、以下に示すようにすべてのチェックボックスがオンになっていることを確認してから、[次へ]をクリックします。
ステップ5：次に、IDEをインストールする必要がある場所を選択する必要があります。デフォルトでは、CドライブのProgramfilesディレクトリにインストールされます。そのままにして、[インストール]をクリックすることを強くお勧めします
手順5： IDEがコンピューターにインストールされていることを確認します。プログレスバーが完了するまで待ちます。画面は以下のようになります。完了すると、「完了」と表示され、閉じるボタンをクリックします。
ステップ6：インストーラーを閉じた後。デスクトップに移動し、Arduinoexeファイルを見つけて起動します。起動ラベルが表示され、次に示すように最小限のコードでIDEが開きます。
Arduinoボードをコンピューターに接続する：
Arduino IDEがコンピューターにインストールされたら、次のステップはArduinoUNOボードをコンピューターに接続することです。これらを行うには、プログラミングケーブル（青色）を使用して、ArduinoボードをコンピューターのUSBポートに接続します。
この青色のプログラミングケーブルには、以下に示す合計3つの機能があります。
1. Arduino UNOが動作するために必要な電力を提供するため、USBケーブルを介してプロジェクトに直接電力を供給するだけでプロジェクトを実行できます
2. ArduinoUNOボード上のATmega328マイクロコントローラーをプログラムします。IDEで作成したプログラムは、このケーブルを介してマイクロコントローラーに送信されます。
3.シリアル通信ケーブルとして機能します。優れたデバッグツールとして機能するシリアル通信を介してコンピューターと通信できます。私たちが深く掘り下げるにつれて、あなたはこれについてもっと理解するでしょう。
ボードに電力が供給されると、小さなLEDが高いままであることがわかります。これは、ボードに電力が供給されていることを示しています。Arduino UNOにベンダーによってすでにアップロードされているデフォルトの点滅プログラムが原因で、別のLEDが点滅していることにも気付くはずです。
ボードをコンピューターに接続するのはこれが初めてなので、ドライバーが自動的にインストールを開始するまでに時間がかかる場合があります。ボードがコンピューターによって正常に検出されたかどうかを確認しましょう。これを行うには、コンピューターで「 デバイスマネージャー 」を検索します。
デバイスマネージャを開いた後、「 ポート（COM&LPT）」 と呼ばれるオプションがあります。それをクリックして、以下に示すように、ボードがそのオプションの下にリストされているかどうかを確認します。
注：私のArduinoボードのポート名はArduino Unoとして表示されています。Arduinoの名前は、ボードベンダーによって異なる場合があります。CCH450などの場合もあるので、ポートの名前は気にしないでください。
「 ポート（COM&LPT）」 というオプションが見つからない場合は、ボードが検出されていないことを意味します。その場合、それはドライバーの問題であるため、ボードに適切なドライバーを手動でインストールする必要があります。
場合によっては、ポートセクションの下に複数のCOMポートが表示され、名前も異なるため、Arduinoボード用のCOMポートがわからないことがあります。その場合は、ボードを取り外してから再度接続してください。どのCOMポートが消えて再び現れるかを確認してください。このCOMポートはArduinoUNOです。
正しいCOMポートを見つけたら、ボードのCOMポート番号を書き留めます。ここで私のボードのCOMポート番号は13です。この番号は、ボードが接続されているUSBポートを変更するたびに変更されます。
まばたきプログラムのアップロード
それでは、ダウンロードしたArduinoIDEを介して最初のプログラムをArduinoボードにアップロードしましょう。Arduino IDEをインストールすると、初心者に非常に便利なサンプルプログラムがいくつか付属しています。それでは、以下に示すように、 [ファイル]-> [例]-> [基本]-> [点滅] を選択して、サンプルプログラムの1つを開きましょう。
これにより、Blinkプログラムが開きます。プログラムの目的は、ArduinoボードのLEDを点滅させることです。プログラムを開いたら、正しいボードを選択する必要があります。使用しているボードを選択するには、以下に示すように、 [ツール]-> [ボード]-> [Arduino UNO / Genuino] を選択します。
次に、ボードに適切なCOMポートを選択する必要があります。私のArduinoのCOMポートはCOM13であることはすでに述べました。それはあなたにとって異なっていたかもしれません。 COM ポートを選択するには、[ツール]-> [ポート]-> [COM13]を 選択し ます。
すべてが正しければ、画面の下部にあるCOM13のArduinoUNOに気付くはずです。アップロードアイコン（青色で強調表示）をクリックして、以下に示すようにコードをボードにアップロードすることを確認した後
ボタンを押すと、「 スケッチのコンパイル 」が表示され、コードが正常に アップロード されると、以下に示すように「 アップロードが完了し ました」というメッセージが表示されます。
これで、最初のプログラムをArduinoボードにアップロードして成功しました。しかし、それは何ですか？私たちは何をしましたか？プログラムの出力は何ですか？これらすべての質問の答えを知るために、ボタンが押されたときにLEDを点灯させることができる小さなハードウェアを構築し、プログラムをすべて自分でゼロから作成しましょう。
必要な材料：
このプロジェクトに必要な資料は次のとおりです。
- Arduino UNO
- プログラミングケーブル
- ボタンを押す
- LED（任意の色）
- 1k抵抗
- ブレッドボード
- 接続線
ハードウェア接続：
セットアップの完全な接続図を以下に示します。このように接続するには、図に従う必要があります。
私たちのハードウェアでは、Arduinoの2番目のピンに接続されているプッシュボタンが入力されています。よく見ると、ボタンの一方の側がアースに接続され、もう一方の側がピン番号2に接続されていることがわかります。これは、ボタンを押すたびにピン番号2がアースに接続されることを意味します。
次に、LEDは1kの抵抗を介してピン番号3に接続されます。この場合も、LEDのカソードピン（短絡ピン）はグランドに接続され、アノードピン（長いピン）は抵抗を介してピン3に接続されます。この抵抗は、LEDを流れる電流の量を制限するため、電流制限抵抗と呼ばれます。この電流が制限されていない場合、過剰な電流がLEDを流れ、LEDに永久的な損傷を与えます。
Arduinoのプログラミング：
ハードウェアの準備ができたので、ArduinoUNOボードのプログラミングを開始できます。完全なArduinoのプログラムは最後に与えられます私たちはラインでそれらのラインを通過している、さらに下に、このページの。
すべてのArduinoプログラムには、必須の2つの機能が必要です。これらの2つの関数は voidsetup（） と void loop（）であり、 これらは最低限と呼ばれます。すべては私たちが内部で書くこと のボイドセットアップ（） 私たちは何度も何度も実行され、空ループ内で記述することを一度、すべてを実行されます。両方の機能を以下に示します。これは、[ファイル]-> [新規] を選択したときに得られるものです。
void setup（）{ //セットアップコードをここに配置して1回実行します： } void loop（）{ //メインコードをここに配置して繰り返し実行します： }
setup（） 関数にプログラムを 書き始めましょう。通常、ピン宣言は setup（） 関数内で行われます。私たちのハードウェアでは、ピン2が入力ピンであり、ピン3が出力ピンであることを宣言する必要があります。これは次の行で行うことができます
pinMode（2、INPUT）; pinMode（3、OUTPUT）;
ただし、ここでは小さな変更があります。ピン2はINPUTとして使用されるため、フローティングのままにしないでください。つまり、入力ピンは常に+ 5Vまたはグランドのいずれかに接続する必要があります。この場合、入力はボタンを押した場合にのみグランドに接続され、ボタンを押さない場合はフローティングのままになります。これを回避するために、内部プルアップ抵抗と呼ばれるものを使用します。この抵抗はATmega328マイクロコントローラーの内部にあり、見えません。この抵抗を使用するには、ArduinoIDEにラインを書き込む必要があります。
このラインは、ピン番号2 + 5Vを抵抗を介して接続するため、グランドに接続されていない場合はハイになります。したがって、以下に示すように、キーワードINPUTを INPUT_PULLUPに 変更します。
pinMode（2、INPUT_PULLUP）;
セットアップ（）関数が完了したので、ループ（）関数に移りましょう。ここでは、ピン2が接地されているか（LOW）、接地されている場合は、ピン3をHIGHにしてLEDを点灯させる必要があります。接地されていない場合（そうでない場合）、ピン3をLOWにして、LEDをオフに保つ必要があります。これらの単語を次のようなプログラムに入れましょう
if（digitalRead（2）== LOW） { digitalWrite（3、HIGH）; } else { digitalWrite（3、LOW）; }
ここで、 digitalRead（） という用語は、INPUTピンのステータスを読み取るために使用されます。ピンがアースに接続されている場合はLOWに戻り、ピンが+ 5Vに接続されている場合はHIGHに戻ります。
同様に、 digitalWrite（） という用語は、OUTPUTピンのステータスを設定するために使用されます。ピンをHIGHに設定すると、出力として+ 5Vが提供され、ピンをLOWに設定すると、出力として0Vが提供されます。
したがって、このプログラムでは、ボタンを押すとピン2が接地（LOW）されるため、ピン3を+ 5V（HIGH）に出力します。この+ 5Vは、LEDをオンにするのに十分です。この条件が満たされない場合、ピン3は0V（LOW）になり、最終的にLEDがオフになります。
これでプログラムは完了です。上記のまばたきコードをアップロードしたのと同じように、コードをArduinoボードにアップロードしましょう。
出力の確認：
コードをArduinoボードに正常にアップロードしたら、プログラムの出力を確認します。Arduinoのハードウェア接続を以下に示します。出力を確認するには、プッシュボタンを押してLEDがオンになっているかどうかを確認するだけです。その後、離すとLEDがオフになります。
この作業を行う際に問題が発生した場合は、コメントセクションで問題の概要を説明してください。または、フォーラムを使用して技術的なヘルプを入手することもできます。チュートリアルを理解し、Arduinoで最初の赤ちゃんの一歩を踏み出したことを願っています。この基本に慣れたら、深く掘り下げてArduinoをさらに探索することができます。
Arduinoの基本を理解した後、16x2 LCD、DCモーター、サーボモーター、キーパッドなどの基本コンポーネントのインターフェイスを試すことができます。
また、すべてのArduinoチュートリアルとプロジェクトを確認してください。