このページの目次
ショップ
製品概要
Arduino UNO R3/R4をTRYGEARシリーズに変身させるシールドです。プログラミングで多用するスイッチ,LED,スピーカーを搭載しています。また、I2CとSPIには3.3Vの信号電圧変換回路を搭載し、OLED/TFTディスプレイやI2Cセンサーなどを電圧変換回路なしに接続できます。
■ オンボード・インターフェース
Arduino UNO R3/R4に対し下記のインターフェースを拡張します。
- タクトスイッチ x3
- 圧電スピーカー
- LED x2
- RCサーボ端子 x2
- OLEDディスプレイコネクタ(CN5: 信号3.3V)
- TFTディスプレイコネクタ(CN4: 信号3.3V)
- 5V対応I2Cコネクタ(CN6: 信号5V)
- 3.3V対応I2Cコネクタ(CN3,CN7: 信号3.3V)
■ STACK（スタック）：手持ちのUNOを、一瞬でTRYGEAR環境へ進化させる「拡張モデル」
「学校にすでにたくさんのArduino Uno R3/R4がある」「手持ちのUNOをそのまま活かしたい」――そんな声に応え、さらなる成長への架け橋となるために誕生したのが、「UNO-TRYGEAR-STACK（スタック）」 です。
お手持ちの標準的なUNOの上に重ねるだけで、一瞬にしてTRYGEAR共通の学習環境を構築できるこの基板には、2つの想いを込めています。
- 「重ねて、価値を倍増させる（Stack）」： すでにあるマイコンボードの上に「重ねる（Stack）」だけで、液晶ディスプレイや各種センサー、スイッチなどの共通入出力を手軽に利用できるようになる、最も経済的で無駄のないアップグレード体験をしてほしいという願い。
- 「学びを積み重ね、その先へ行く」： これまでにUNOで学んできたプログラミングの知識の上に、TRYGEAR共通の洗練されたコード設計を「積み重ねて」いくこと。ここで得た経験は、将来より高性能な単体ボード（VIZやNETなど）へ移行した際にも、そのまま通用する強力な基礎（コア・スキル）となります。
今ある資産を捨てずに活用しながら、最新の高度なカリキュラムへと合流させる。教育現場の負担を最小限に抑え、受講生の未来の可能性を最大化するための賢い「装備（GEAR）」が、このSTACKです。
UNO-TRYGEAR-STACKをArduino UNO R3に装着した場合には、ほぼTRYGEAR-AVR (3.3V, 8MHz)の16MHz版相当となります。
■ 端子の割り当てと利用
Arduino UNO R3/R4はデジタル端子14本と、6本のアナログ端子を持っており、これらの端子を利用して必要な回路を作成していきます。
UNO-TRYGEAR-STACKの様な拡張ボード、いわゆるシールドを使用すると、思いのほか端子がシールドの機能に占有されて、自身の回路に使用できる端子が不足することがあります。
UNO-TRYGEAR-STACKは、このような問題を最小化できるように設計されており、その使用が原因で端子が足りないという状況はほぼ発生しないのではないかと考えています。
UNO-TRYGEAR-STACKのオンボード・インターフェースの最大利用時
UNO-TRYGEAR-STACKにTFTディスプレイを接続し、SW1-SW3を使用、圧電スピーカーを使用、LEDもしくはRCサーボコネクタを２つした場合は、利用者が自由に使用できる端子、コネクタは以下のようになります。
- デジタル端子：D0,D1,D7
- アナログ端子：A0,A1,A2,A3
- I2C5Vコネクタ
- I2C3.3Vコネクタ
UNO R3ではD0, D1は実質的に使用できないので、デジタル端子D7を１本と、アナログ端子A0-A3の4本のみが使用できることになります。アナログ端子はデジタル端子としても使用できるので、デジタル端子5本を使用できると読み替えることもできます。なお、D7は、CN1を使用すると5Vの入力でも出力でも使用でき、CN8を使用すると3.3Vの出力としてのみ使用できます。
デジタル・アナログ合わせて5本というと、自由に使用できる端子が少ないように感じるかもしれません。
しかしながらすでに、スイッチ入力、スピーカー、LED, RCサーボの出力、TFTディスプレイの表示機能などが利用可能で、必要に応じてセンサー等はI2Cで複数接続可能な環境となっています。多くの場合、追加機能に必要な端子は、2-3本に限られるのではないでしょうか？
Arduino UNO R3/R4の端子の最大利用時
今度は、UNO-TRYGEAR-STACKの機能の利用を最小限に抑えた場合は、利用者が自由に使用できる端子、コネクタは以下のようになります。
- デジタル端子：D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8,D10,D11,D12,D13
- アナログ端子：A0,A1,A2,A3
- I2C5Vコネクタ
- I2C3.3Vコネクタ
結論から言うと、D9以外のほぼすべての端子を自由に使えるということになります。
スイッチを使用しない場合には、SW1, SW2, SW3にはプルアップがついていないため、D2, D3, D4 に何も接続されていないことになり、CN1のD2, D3, D4は5Vの入力あるいは出力として自由に使用できます。
TFTディスプレイを使用しない場合には、CN1のD10, D11, D12, D13は5Vの入力あるいは出力として自由に使用できます。また、CN4のD8, D10, D11, D13は3.3Vの出力として自由に使用できます。
SPIで操作する5Vデバイスを接続する場合には、CN1のD10, D11, D12,D13を利用します。また、3.3Vデバイスを使用する場合には、CN4のD10, D11, D13と、CN1のD12を使用します。D12は5VのI/Oですが、多くの場合3.3Vの信号の入力として使用できます。（残念ながら仕様外の利用となり動作の保証はありません）
| 端子 番号 | 端子名 | CN1 ５V-I/O | CN2 5V-I/O | CN4 3.3V-O | CN8 3.3V-O | TRYGEAR 拡張機能 | 機能 | 補足 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | D0 | RX | 利用自由 | |||||
| 1 | D1 | TX | 利用自由 | |||||
| 2 | D2 | 〇 | SW1 | プルアップなし | ||||
| 3 | D3 | 〇 | SW2 | PWM | プルアップなし | |||
| 4 | D4 | 〇 | SW3 | プルアップなし | ||||
| 5 | D5 | 〇 | LED2, SRV1, DAC | PWM | プルダウン | |||
| 6 | D6 | 〇 | LED3, SRV2, RGB | PWM | プルダウン | |||
| 7 | D7 | 〇 | 〇 | 3.3V出力追加 | 利用自由 | |||
| 8 | D8 | 〇 | TFT_DC, 3.3V出力追加 | |||||
| 9 | D9 | SPK/圧電スピーカー | PWM | 専有 | ||||
| 10 | D10 | 〇 | 〇 | TFT_CS, 3.3V出力追加 | SPI/CS, PWM | |||
| 11 | D11 | 〇 | 〇 | TFT_MOSI, 3.3V出力追加 | SPI/MOSI, PWM | |||
| 12 | D12 | 〇 | TFT_MISO | SPI/MISO | ||||
| 13 | D13 | 〇 | 〇 | TFT_SCK, 3.3V出力追加 | SPI/SCK | |||
| 14 | A0/D14 | 利用自由 | ||||||
| 15 | A1/D15 | 利用自由 | ||||||
| 16 | A2/D16 | 利用自由 | ||||||
| 17 | A3/D17 | TFT_DC | 利用自由 | |||||
| 18 | A4/D18 | I2C/SDA | SDA, プルアップ | |||||
| 19 | A5/D19 | I2C/SCL | SCL, プルアップ |
プログラミング
回路図
関連製品
TFTディスプレイ
SENSOR-FUNX
RGBLED-FUNX
TRYGEAR-AVR