【組み込みマイコン基礎】マイコンのピン構成を理解しよう
今回は、組み込みマイコン開発の基礎として 「マイコンのピン」 について紹介します。
マイコンには多くのピンがあり、それぞれに役割が割り当てられています。
入出力、通信、演算など、マイコンの機能を使いこなすためにはピンの理解が欠かせません。
マイコンには無数のピンがある
下の赤丸で示している部分がマイコン本体です。
裏側には多数のピンが並んでおり、それぞれに機能が割り当てられています。
大きく分けると、ピンの役割は次の3つです。
- 入出力（GPIO）
- 通信（UART / SPI / I²C など）
- 演算・クロック関連
1つのピンに複数の機能が割り当てられていることも多く、設計時にどの機能を使うかを選択します。
ESP32-S3を例にピンを見てみる
左の例に挙げている ESP32-S3 は 56ピンのマイコンです。
最近のマイコンとしては比較的少ない方で、100ピン超えの製品も珍しくありません。
ピンの例をいくつか見てみましょう。
- VDD：マイコンの電源
- GPIO：汎用入出力ピン
- XTAL（クリスタル）：発振子を接続するピン
- 発振子の周波数を分周・倍周して内部クロックを生成する
- SPIピン：通信に使用
- TXD / RXD：UART通信の送受信ピン
このように、ピンごとに役割が決まっています。
ピンの機能はデータシートで確認する
どのピンにどの機能が割り当てられているかは、マイコンのデータシートに一覧表として掲載されています。
多くのマイコンでは、ピンに複数の機能が割り当てられており、 Function1 / Function2 / Function3… のように切り替えられる仕組みになっています。
マイコン起動後にコードで
- Function1 を使う
- Function3 に切り替える といった設定が可能です。
評価ボードを使うと開発が楽になる
組み込み開発を始める際は、まず 評価ボード（開発ボード） を使うのが一般的です。
評価ボードには以下があらかじめ設計されています。
- 電源回路
- クロック回路
- USB接続
- 外部ピンの引き出し
そのため、外部ピンをブレッドボードや拡張ボードに接続するだけで、
すぐにセンサー類と組み合わせて開発を始められます。
注意点：評価ボードのピン番号はマイコンと一致しないことがある
ここで重要なポイントがあります。
- マイコン本体のピン番号
- 評価ボード上のピン番号
これらは 必ずしも一致しません。
評価ボード側で独自の番号が振られていることが多いため、
何かを接続する際は 評価ボードのデータシート を必ず確認する必要があります。
まとめ
最後にポイントを整理します。
- マイコンのピンには、入出力・通信・クロックなどの機能が割り当てられている
- ピンには複数の機能があり、コードで切り替えて使用できる
- 評価ボードを使えば開発をすぐ始められる
- ただし、評価ボードのピン番号はマイコンと一致しないことがあるため、データシートの確認が必須
マイコンのピン構成を理解しておくと、回路設計やプログラミングがスムーズになります。
以上で今回の解説を終わります。ありがとうございました。
