mbedを使ったハードウエアのお話

1. プログラマへ送る電子工作基
礎の基礎
IOのその先へ

2. 本日のメニュー
 １．電気って何？ （超絶適当にイメージだけ紹
介）
 ２．代表的な素子
 ３．マイコンって寡黙なのね
 ４．せめて喋ってくれ
 ５．電球とは違うのだよ（LED）
 ６．流さないのが良い回路

3. 電気って何？
 電気って適当。電流による作用の総称
 電流って何よ？・・・電荷の流れ（電子・ホール・イ
オン）
 間違えたのは誰だ？ ⇒ 結果オーライ
 今日はとりあえず電子に着目
 何故流れるんだ？
 グランドのイメージ自由電子がワラワラ状態
 電位差：俺今超電子足りね～ or プラスの電荷超余ってる
 何故か電荷は平均化しようとします
（電荷同士は反発するので凄い動く⇒散らばるみたいなイ
メージ）

4. 代表的な素子
 三種の神器が存在します！
 抵抗（今日使うのはこれだけ！）
 直流だろうが交流だろうが関係なく邪魔する奴
 コンデンサ
 電荷を蓄えます。だから別名キャパシタンス
 交流成分のみ通します。変態。
 コイル
 電流を安定させようと一瞬頑張ります
 電磁誘導で電流を発生させたりします
 直流成分のみ通します。巻いてるくせに真っ直ぐすぎる！

5. 一休み
 今日やりたいのなんだっけ？
 マイコンから信号だして何か動かしたい。
 んじゃマイコン用意しなきゃ！

6. マイコンって寡黙なのね
 マイコンってそもそも何よ？
 マイクロコントローラとかマイクロコンピュータと
か言います
 電子屋さんってかなり適当。時代によっても認識が違う。
 マイコンピュータとは違います！
 だいたいの電子屋さんの認識
 小さいソフトウェアを動かせる
 パソコン用CPUみたいにすごい発熱したり電力食わない
 色々なIOがついている
 メモリを内蔵している事が多い。場合によってはFlash
も内蔵

7. マイコンの表現能力
 何も有りません！！！！
 単品で完結出来るのでワンチップマイコンとか言ったりし
ますが…実のところディスプレイもLEDもスピーカーも通
信手段も入力手段も何も有りません！
 周辺回路は他で賄ってあげないといけません。
 ただし寡黙に計算させる事は出来ます。
 計算結果を教えてはくれませんが…
 JTAGというデバッグポートだけは最低限機能するのが主流
です。
 Resetポートが必ずついていて、必ず死ぬように出来て
います。死ね言われたら絶対死にます。かわいそう。

8. せめて喋ってくれ
 寡黙なマイコンさんが考えている事を知るには？
 汎用IOポートを使ってみる
 通信してみる（別途周辺回路が必要です）
 ディスプレイを付けてみる
 今繋がっているディスプレイは一方的に書込みだけ出来
る外部メモリとして動作しています

9. 汎用IOから始めよう
 汎用IOって何？
 特定の役割が決まっていないポート（端子）
 その代わり入出力が切り替えられる事が多いです

10. 汎用IOの内部（興味のある人だ
 これがNXP LPC1768
のIOだ！
 ３ステートなIO
 HI, LO, Open
 入力時外部
PU,PD抵抗が不要
け）

11. 汎用IOにLEDをつなげよう
 ちょっと待て。LEDって身近だけどどんな物なの？
 こんなの。

12. 電球とは違うのだよ
 LEDの特徴
 省電流だいたい10mA～20mAで光る。
 On,Offが速い
 発熱が少ないが熱に弱い
 放熱性を確保する為にLED電球は高くなってしまうので
す！
 極性が有る
 間違えると点灯しないし壊れたりするよ！
 しかも、電球と違ってショートモードになりやすいよ！
怖いよ！

13. 実際に光らせてみよう
 その前に。
 マイコンのスペックを確認しよう！
 汎用IOが流せる電流量は？
 マイコン全体では？
 出力電圧は？
 トランジスタの紹介
 ざっくり行こう！（時間あったら実際の考え方を紹
介）
 電子部品には必ず製造バラツキが有ります。
 まじめに計算しても損だぞ！
 シミュレーションとか時間かかるぞ！
 安全マージンをざっくりとって作ってから考えよう！

14. mbedプログラム環境の紹介
 必要なのはブラウザとUSBケーブルだけ！
 mbed開発キット持っていればコンパイル出来る！
 ログインID作るのは確か出来たはず…
 実はマイコンその物がCOMポートをエミュレート
してる！
 デバッグは主にシリアル通信でOK
 本格派はJTAGデバッガを使おう
 とは言えハードウェアに手を突っ込むなら必要な
物
 ハンディテスタ（アナログなやつがお薦め）

15. アナログ入力を試してみよう！
 P20をアナログ入力出来るようにしてあります
 時定数τ （入力電圧の63.2%に到達する時間）
＝ R 10k × C 1μF ＝ 10ms
 カットオフ周波数
 푓ℎ =
1
2휋휏
= 15.9155Hz
 ざっくり周期62ms以上の波形なら捕まえられます。
 コード： AnalogIn hoge(p20);
 これだけでhogeを見に行く度にdouble値で最新値が
格納されます

16. 流さないのが良い回路
 電流は流し過ぎたら基本ダメ！
 発熱するよ！
 電源電圧が低下するよ！
 消費電力が跳ね上がるよ！
 ざっくりとはいえども、最低限の確認はしよう！
 素子の絶対最大定格は必ず確認。
 耐えられる電圧は？電流は？
 周波数を上げたら特性が変わらない？

17. 今回の回路の説明
 回路図紹介

18. 実際の回路
ベース制
限抵抗
２SC1815
コレクタ電
流制限抵抗
LED 詳細不
明ｗ

19. 実際の回路２（実はこの時点でベース制限抵抗を忘れていまし
た…）
GND
この間に
抵抗
USB 5V
LED上流
LED下流

20. 作業風景腰痛い
燃えるものの上で
作業してはいけま
せん