micro:bitを構成する部品(前面)

2017-09-242021-01-14

micro:bit(マイクロビット)の前面に取り付けられた部品の特徴を紹介します。

お知らせ

2020年11月、micro:bitの新しいバージョンであるmicro:bit V2の国内販売が始まりました。micro:bit V2で追加された機能などについては「付録1-9.micro:bit V2の変更点」をご覧ください。

1-2-1.実機で構成する部品をみる(前面)

micro:bit(マイクロビット)は、およそ4cm×5cmのプリント基板にさまざまな部品が収められた小型のコンピューターボードです。micro:bitの前面に取り付けられた部品を実機でみてみましょう。

図1-2-1-1が、micro:bitの前面です。前面には、中央に5列×5列(合計25個)の赤色LED・左右に1個ずつ(合計2個)のボタンを搭載しています。下端には、5つのリングと、その周辺に20ピンのエッジコネクターがあります。

micro:bitのボディーカラーには、青色・緑色・黄色・赤色などがあります。図1-2-1-1のボディカラーは青色です。

1-2-2.25個の赤色LED(LED画面)

前面の中央に5列×5列(合計25個)の赤色LEDがあります。プログラムで指定した文字・数字・図形を表示します。複数の文字・数字などを指定した場合は、スクロールして表示されます。また、横方向と縦方向の座標を指定して、オン・オフしたり、明るさの設定もできます。

さらに、このLED画面には、明るさセンサーとしての機能があり、明るさを測定することができます。

表示できる文字・数字は、スペースと!"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~です。これは、アスキーコードの32(スペース)と33～126(印刷可能文字)に該当します。

図形には、ハート・矢印などのあらかじめ登録された「アイコン」と、LEDのオン・オフを自由に設定できる「画像」があります。

カタカナを表示させることができるmicro:bit用日本語カタカナフォントを作りました。図1-2-2-2は、LED画面に「ワタシハ、マイクロビットデス。」を表示させた例です。

図付録-1-2-1.「ワタシハ、マイクロビットデス。」 — 図1-2-2-2.「ワタシハ、マイクロビットデス。」

1-2-3.2個のボタン

左右に1個ずつ(合計2個)のボタンがあります。左側にあるボタンをボタンA、右側にあるボタンをボタンBと呼びます。

プログラムでは、それぞれのボタンが個別に押されているかどうか、また、ボタンAとボタンBが同時に押されたことを検知できます。

このボタンは、タクトスイッチと呼ばれる部品で、押し込んだ時のクリック感が特徴です。押し込むと回路がオンになり、離すとオフに戻ります。

1-2-4.リング

下端には、5つのリングがあります。左から、P0端子・P1端子・P2端子・3V端子・GND端子と呼びます。この端子は、ワニグチクリップ・4mmバナナクリップを使って、外部と接続することができます。

P0端子・P1端子・P2端子

P0端子・P1端子・P2端子は、プログラムから制御できる汎用の入出力端子(GPIO:General Purpose Input/Output)です。これらの端子にかかる電圧を、0または1として読み取ったり、0または1を設定して出力することができます。また、3つの端子は、アナログ電圧値を計測できる10ビット分解能(1024段階)のADコンバーター(ADC)の機能を持っています。これによって、端子にかかる電圧を、0～1023の値(0～3.3Vの意味)として読み取ることができます。

さらに、各端子は、パルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)信号を出力することができます。これによって、端子に接続したスピーカーへ音階を出力したり、サーボモーターを制御することが可能です。

3V端子

3V端子は、電源出力または電源入力として動作します。USBまたは電池によって、micro:bitへ電源供給が行われている場合、V3端子から外部へ電源を出力することができます。電源供給が行われていない場合、V3端子からmicro:bitへ電源を入力することができます。

GND端子

外部の回路を閉じるためのグランドです。

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接続部はハンダ処理にてしっかりと接続した弱電回路測定用ケーブルです。

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1-2-5.エッジコネクター

下端のリング周辺に、エッジコネクターと呼ばれる、細長い端子があります。micro:bitの製品上に番号は記されていませんが、左から、3番～22番の合計20ピンあります。

エッジコネクターの端子には、1-2-4.リングで紹介した汎用入出力(GPIO)・ADコンバーター(ADC)・パルス幅変調(PWM)以外に、UART・SPI・I2Cなどの機能があります。UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)は、調歩同期(非同期)方式のシリアル通信、SPI(Serial Peripheral Interface)・I2C(Inter Integrated Circuit)は、同期式のシリアル通信です。

表1-2-5-1は、各端子に割り当て可能な機能の一覧です。表中のLED Col1などは、初期状態で有効な機能です。例えば、端子8は、初期状態で入力方向のGPIOが有効になっています。共有欄に別の機能が書かれている端子は、その機能と内部的に共有されているために、使用には注意が必要です。

表1-2-5-1.エッジコネクターの機能
端子番号	機能	初期方向	共有
3	GPIO、ADC、PWM、UART	出力	LED Col1
4	GPIO、ADC、PWM、UART	出力	LED Col2
5	GPIO、PWM、UART	入力	ボタンA
6	GPIO、PWM、UART	出力	LED Col9
7	GPIO、PWM、UART	出力	LED Col8
8	GPIO、PWM、UART	入力
9	GPIO、PWM、UART	出力	LED Col7
10	GPIO、ADC、PWM、UART	出力	LED Col3
11	GPIO、PWM、UART	入力	ボタンB
12	GPIO、ACCESS、PWM、UART	入力
13	GPIO、PWM、UART、SPI(SCK)	入力
14	GPIO、PWM、UART、SPI(MISO)	入力
15	GPIO、PWM、UART、SPI(MOSI)	入力
16	GPIO、PWM、UART、SPI(SS)	入力
17	3V
18	3V
19	GPIO、PWM、UART、I2C(SCL)	出力
20	GPIO、PWM、UART、I2C(SDA)	入力
21	GND
22	GND