マイクロコントローラーの謎を解く:現代のエレクトロニクスにおけるマイクロコントローラーの役割を理解する

タロン・フォックスワース著

基本的なレベルでは、マイクロコントローラーは単なる小さなコンピューターです。

ただし、「小さなコンピューター」であるということだけでは、あまり多くのことはわかりません。それでは、さらに深く見ていきましょう。多くの人はマイクロコントローラーと Arduino を関連付けます。ただし、Arduino はマイクロコントローラーではないことを指摘することが重要です。 。 Arduino は、ソフトウェアとハードウェアにまたがる完全なプラットフォームです。

Arduino は、Arduino Uno のようなデバイスを作成します。

Arduino Uno

Arduino Uno もマイクロコントローラーではありません。これは、Atmel ATmega328P マイクロコントローラーをベースにしたブレークアウト ボードです。

Atmel マイクロコントローラーは次のようになります。

初心者が Atmel マイクロコントローラーだけを持っていたとしても、あまり役に立たないでしょう。ここでブレークアウト ボードが登場します。

ブレークアウト ボードは、マイクロコントローラーのピンをより大きなデバイス (Arduino Uno など) に「ブレークアウト」します。この大きなデバイスにより、マイクロコントローラーが使いやすくなります。

Arduino Uno の場合、ブレークアウト ボードを使用すると、USB コードの挿入、電源の供給、デバイスのプログラムなどを行うことができます。

_[画像クレジット](https://www.hackster.io/hmkim/remote-controlled-8x8-led-matrix-e2b79a?ref=part&ref_id=8233&offset=18" rel="noopener" target="blank" title=")

ブレイクアウトボードがなければ、初心者にとってこれは困難な作業になるでしょう。この問題こそが Arduino の存在理由であり、ハードウェアについての学習を非常に簡単にするためです。

ああ、Raspberry Pi のようなものですか?

まあ、完全にではありません。 Arduino も Raspberry Pi も、定義上は依然としてコンピューターです。しかし、Raspberry Pi はシングルボード コンピューターとみなされます。シングルボード コンピュータは、単一の回路基板上に構築された完全なコンピュータです。

Raspberry Pi

あなたのラップトップも技術的にはシングルボード コンピューターであり、単なる強力なコンピューターです。 Raspberry Pi は、ラップトップの同じハードウェアの単純なバージョンです。ラップトップがオペレーティング システム (Windows、Mac、または Linux) を実行するのと同じように、Raspberry Pi は Linux オペレーティング システムを実行します。

さて、マイクロコントローラーの話に戻ります。マイクロコントローラーはオペレーティング システムを実行できません。また、マイクロコントローラーは、ほとんどのシングルボード コンピューターと同じ量の計算能力やリソースを備えていません。

マイクロコントローラーは、完全なオペレーティング システムではなく、1 つのプログラムだけを繰り返し実行します。 Arduino プログラムでは、Setup という 2 つの関数のみが必要なため、これがわかります。 および loop 。 Setup 1 回実行すると loop 無期限に実行されます。

セットアップとループ

それでは、マイクロコントローラーとは何でしょうか?

マイクロコントローラーは、低メモリでプログラム可能な入出力周辺機器を備えた小型コンピューターです。

入力/出力

おそらくご存知かと思いますが、コンピュータに関するすべては最終的にバイナリ (0 または 1) から始まります。

入力は、マイクロコントローラーがバイナリを読み取ることを意味します。入力の例はセンサーです。

出力は、マイクロコントローラーがバイナリを送信することを意味します。出力の例は、モーターまたは LED の制御です。

なぜマイクロコントローラーが必要なのでしょうか?

そうですね、これらは、私たちが今日知っているコンピューターの概念に到達する前の「コンピューター」でした。一部のコンピューティング タスクは信じられないほど簡単で、単純なロジックを必要とするため、マイクロコントローラーが使用されなくなりました。たとえば、スイッチを切り替えたり、LED ライトなどの小さなコンポーネントを制御したりするには、メールの送信などの日常的なタスクに必要なリソースと同じリソースは必要ありません。

低電力でメモリが少ないため低コストであるため、私たちは現在これらを使用しています。マイクロコントローラーは、今日のモノのインターネットが可能で成功している理由の 1 つです。

どうすれば入手できますか?

どのマイクロコントローラーを入手するかは、解決したい問題によって異なります。何かをオンまたはオフにしたり、センサーを読み取ったりするなど、単純なことを行う場合は、ほとんどすべてのマイクロコントローラーで対応できます。

ゲームをプレイしたり、より複雑なアイデアを考えたりしたい場合は、より多くの計算能力が必要となるため、Raspberry Pi などのシングルボード コンピューターに移行する必要があります。

Adafruit と Sparkfun には両方とも素晴らしいキットとハードウェアが大量にあります。チュートリアルを利用することもできます。

Losant ではクールなキットもいくつか用意しています。独自のドア センサーを構築して、ドアが長時間開いたままになった場合に通知を受け取ることができます。

解決したい特定の問題がない場合は、ハードウェアを入手していろいろ試してみてください。

始めるために購入できるものをいくつか紹介します。

1. NodeMCU と呼ばれるボード。

ノード MCU

NodeMCU は、ESP8266 マイクロコントローラーをベースにしたボードです。このボードは、安価で WiFi が有効であるという点で特別です。 Amazon ではわずか $8.79 で購入できますが、Ebay ではさらに安くなります。

すべてのマイクロコントローラーが WiFi 対応であるわけではありません。これがこのデバイスであるという事実により、このデバイスを使用して構築できる多くのプロジェクトへの扉が開かれます。たとえば、データを収集してクラウド ☁️ に送信できます。

2.いくつかのセンサーが必要です

ブレッドボード

センサーのないハードウェアはあり得ません。センサーを使用すると、周囲の環境や世界を検出できるようになります。学習のための優れたツールでもあります。

3.ブレッドボードとジャンパー ワイヤーが必要です:

センサーとマイクロコントローラーを接続するには、センサーとマイクロコントローラーをブレッドボードに接続し、ジャンパー ワイヤーを使用して接続する必要があります。

覚えておいてください:eBay と AliExpress ではすべてが安くなります。発送までに数週間ほどお待ちください

何を構築すればよいですか?

繰り返しになりますが、これはいくら強調しても足りませんが、プロジェクトを念頭に置いたほうがずっと簡単に始めることができます。マイクロコントローラーとは何か、そしてその入手方法を理解したところで、あなたの周りの世界を違った視点で見てみましょう。何をコントロールできるのでしょうか？何を自動化できますか?これらの質問に答え始めると、プロジェクトが見つかります。

プロジェクトを考えるとき、Hackster はあなたの親友です。 Hackster には、大量の ESP8266 プロジェクトといくつかのクールな Arduino プロジェクトがあります。

たとえば、子供の頃の夢を実現することができます。

ロボットを作ることもできます。

重要なのは、必要なのはアイデアだけだということです。

場合によっては、仮想世界のプログラミングよりも現実世界のプログラミングの方が楽しい場合があります。

次は何ですか?

マイクロコントローラーは始まりにすぎません。探索すべきハードウェアの世界があります。ハッピーハッキング ??

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_仕事から離れたクリスマス休暇中に、私は何か新しいことを学びたいと思いました。私はここしばらく Arduino に注目していました、そして…_forefront.io

タロン・フォックスワース はハードウェアハッカーであり、Losant の開発者エバンジェリストです。彼の目標は、人々が学び、愛し、インスピレーションを得られるようにテクノロジーを翻訳することです。

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