アルドゥイーノ・ウノ

アルドゥイーノ・ウノ
SMDパッケージのATmega328P MCUを搭載したArduino Uno R3 SMDボード
開発者arduino.cc
メーカー多くの
タイプシングルボードマイクロコントローラ[ 1 ]
可用性Uno R4 ウェブページ
オペレーティング·システムなし、ブートローダー付き（デフォルト）、FreeRTOS
CPU
メモリスラム
ストレージフラッシュ、EEPROM
Webサイトarduino.cc

Arduino Unoは、多様なマイクロコントローラ（MCU）をベースにしたオープンソースのマイクロコントローラボードのシリーズです。Arduino社によって2010年に最初に開発され、リリースされました。 [ 2 ] [ 3 ]マイクロコントローラボードには、さまざまな拡張ボード（シールド）やその他の回路とインターフェースできるデジタルおよびアナログ入出力（I/O）ピンのセットが装備されています。[ 1 ]ボードには14本のデジタルI/Oピン（6本はPWM出力可能）と6本のアナログI/Oピンがあり、タイプBのUSBケーブルを介してArduino IDE （統合開発環境）でプログラム可能です。[ 4 ]電源はUSBケーブル、または長方形の9ボルト電池などの7～20ボルトの電圧を受け入れるバレルコネクタで供給できます。Arduino Nanoボードと同じマイクロコントローラと、Leonardoボードと同じヘッダーを備えています。[ 5 ] [ 6 ]ハードウェアリファレンスデザインは、クリエイティブコモンズ表示-継承2.5ライセンスの下で配布されており、Arduinoのウェブサイトから入手できます。また、ハードウェアの一部のバージョンのレイアウトファイルと製品ファイルも入手可能です。

「 uno 」という言葉はイタリア語で「1」を意味し、Arduinoのハードウェアとソフトウェアの大幅な再設計を記念して選ばれました。[ 7 ] UnoボードはDuemilanoveリリースの後継であり、USBベースのArduinoボードシリーズの9番目のバージョンでした。[ 8 ] Arduino Unoボード用のArduino IDEバージョン1.0は、現在、新しいリリースに進化しています。[ 4 ]ボード上のATmega328には、外部ハードウェアプログラマを使用せずに新しいコードをアップロードできるブートローダが事前にプログラムされています。 [ 3 ]

UnoはオリジナルのSTK500プロトコルを使用して通信しますが、[ 1 ] FTDIのUSB-UARTシリアルチップを使用していない点で、これまでのすべてのボードとは異なります。代わりに、 USB-シリアルコンバータとしてプログラムされたAtmega16U2（バージョンR2までのAtmega8U2）を使用します。[ 9 ]

歴史

Arduino RS232シリアルボード - ATmega8 MCUを搭載した前身

ArduinoプロジェクトはイタリアのイヴレアにあるInteraction Design Institute Ivrea (IDII)で始まった。当時、学生たちはかなり高価なBASIC Stampマイクロコントローラを使用していた。2003年、Hernando BarragánはProcessing言語の研究で知られるMassimo BanziとCasey Reasの指導の下、IDIIでの修士論文プロジェクトとして開発プラットフォームWiringを作成した。プロジェクトの目標は、エンジニア以外の人々がデジタルプロジェクトを作成するためのシンプルで低コストのツールを作成することだった。Wiringプラットフォームは、ATmega 168マイクロコントローラを搭載したプリント基板(PCB) 、 Processingに基づくIDE、マイクロコントローラを簡単にプログラムできるライブラリ関数で構成されていた。[ 10 ] 2003年、Massimo Banziは、別のIDII学生であるDavid Mellis、David Cuartiellesとともに、より安価なATmega8マイクロコントローラのサポートをWiringに追加した。しかし、Wiringの開発を継続する代わりに、彼らはプロジェクトを分岐させ、 Arduinoと改名しました。初期のArduinoボードは、FTDIのUSB-UARTシリアルチップと ATmega 168を搭載していました。 [ 10 ] Unoは、ATmega328Pマイクロコントローラと、USB-シリアルコンバータとしてプログラムされたATmega16U2（バージョンR2まではAtmega8U2）を搭載している点で、それ以前のすべてのボードと異なっていました。

2023年6月、ArduinoはUnoの新しいバージョン2種類、R4 MinimaとR4 Wifiをリリースしました。これらは、ルネサスのRA4M1 ARM Cortex M4マイクロコントローラと、Espressif ESP32-S3 -MINIコプロセッサを搭載した点で、従来のボードとは一線を画しています。これらのバージョンは、R1からR3バージョンとフォームファクタ、ピン配置、電源の互換性があるため、ほぼそのまま交換可能です。[ 11 ]

2025年10月、ArduinoはLinux対応とWi-Fiを備えたArduino UNO Qをリリースしました。Qualcommによる買収に伴い、 Qualcomm製コプロセッサを搭載しています。また、LEDマトリックスとBluetoothもサポートしています。[ 12 ] [ 13 ]

技術仕様

ウノR1からR3

DIP-28パッケージのAVR ベースATmega328P MCUを搭載した Arduino Uno R3 ボード

マイクロコントローラ（MCU）: [ 14 ]

ボード：

  • デジタルI/Oピン: 14
  • PWMピン：6（ピン番号3、5、6、9、10、11）[ 15 ]
  • アナログ入力ピン: 6
  • I/OピンあたりのDC電流: 20 mA
  • 3.3VピンのDC電流: 50 mA
  • サイズ: 68.6 mm x 53.4 mm
  • 重量: 25g
  • ICSPヘッダー: はい
  • 電源:
  • USBコネクタ。USBバス仕様の電圧範囲は4.75～5.25ボルトです。公式のUnoボードにはUSB-Bコネクタが搭載されていますが、サードパーティ製のボードにはminiUSB / microUSB / USB-Cコネクタが搭載されている場合があります。
  • 5.5mm/2.1mmバレルジャックコネクタ。公式Unoボードは6～20Vに対応していますが、7～12Vを推奨します。サードパーティ製のUnoボードの最大電圧は、ボードメーカーによって異なります。これは、様々な電圧レギュレータが使用されており、それぞれ最大入力定格が異なるためです。このコネクタへの電源は、VINに接続される前に直列ダイオードを介して供給されるため、偶発的な逆電圧発生から保護されます。
  • シールドヘッダーのVINピン。バレルジャックと同様の電圧範囲を持ちます。このピンには逆電圧保護がないため、このピンから電源を供給したり、供給したりできます。VINピンに電源を供給する場合、バレルジャックを使用する場合は外付けの直列ダイオードが必要です。バレルジャックからボードに電源を供給している場合は、このピンから電源を供給できます。[ 16 ]

ウノR4

ARMベースのR7FA4M1AB MCUを搭載した64ピンSMDパッケージのArduino Uno R4 WiFi

Uno R4ボードには、Uno R4 MinimaとUno R4 WiFiの2種類があります。後者はWiFiコプロセッサとLEDマトリックスを搭載していますが、Minimaには搭載されていません。

Uno R4 Minima [ 17 ]とUno R4 WiFi [ 18 ]のボードに共通する機能：

マイクロコントローラ（MCU）: [ 19 ]

ボード：

Uno R4 Minimaボードでのみ利用可能な追加機能：[ 17 ]

  • SWDプログラミングコネクタ。マイクロコントローラ（R7FA4M1AB）を外部SWD（シリアルワイヤデバッグ）プログラミング/デバッグデバイスに接続するための10ピン、5x2 1.27mmヘッダーです。

Uno R4 WiFiボードでのみ利用可能な追加機能：[ 18 ]

  • WiFiコプロセッサ - 240 MHz Espressif ESP32-S3 -MINI (IEEE802.11 b/g/n WiFiおよびBluetooth 5 LE) および外部プログラミング用の 6 ピン 3x2 2.54 mm ヘッダー。
  • 12x8 LEDマトリックス -チャーリープレックス方式を使用して 11 個の GPIO ピンによって駆動されます。
  • Qwiic I²Cコネクタ。この4ピン1.00mm JST SHコネクタは、3.3V I²Cバスへの外部接続を提供します。5V I²Cデバイスをこのコネクタに直接接続しないでください。[ 20 ]
  • RTCバッテリーヘッダーピン（VRTC）。このピンは、マイクロコントローラ（R7FA4M1AB）内のRTC（リアルタイムクロック）に外付けバッテリーを接続し、ボードの電源がオフになってもクロックの動作を維持します。このピンを1.6～3.6Vバッテリーのプラス側に接続し、バッテリーのマイナス側をヘッダーピン（GND）に接続します（3Vリチウムコイン電池など） 。[ 19 ]
  • リモートオフヘッダーピン（OFF）。このピンは、バレルジャックまたはVINヘッダーピンから電源が供給されているときに、5V降圧スイッチング電圧レギュレータ（SL854102）を無効にします。この電圧レギュレータを無効にするには、このピンをグランドヘッダーピン（GND）に接続してください。

ウノQ

Arduino Uno Q には、Qualcomm Dragonwing がMPU (マイクロプロセッサ) として、ARM ベースの STM32U585 が MCU (マイクロコントローラ) として動作するデュアル プロセッサ セットアップが搭載されています。

ヘッダー

Arduino Unoボードのヘッダーピン配置

一般的なピンの機能

  • LED : デジタルピン 13 によって駆動される LED が内蔵されています。ピンの値が高い場合、LED はオンになり、ピンの値が低い場合、LED はオフになります。
  • VIN：Arduino/Genuinoボードが外部電源（USB接続やその他の安定化電源からの5Vではなく）を使用している場合の入力電圧。このピンから電圧を供給できます。また、電源ジャックから電圧を供給する場合は、このピンから電圧にアクセスすることもできます。
  • 5V：このピンは、ボード上のレギュレータから安定化された5Vを出力します。ボードへの電源供給は、DC電源ジャック（7～20V）、USBコネクタ（5V）、またはボードのVINピン（7～20V）から可能です。5Vまたは3.3Vピンから電圧を供給するとレギュレータをバイパスするため、ボードが損傷する可能性があります。
  • 3V3：オンボードレギュレータによって生成される3.3V電源。最大消費電流は50mAです。
  • GND : グランドピン。
  • IOREF：Arduino/Genuinoボード上のこのピンは、マイクロコントローラの動作に必要な電圧リファレンスを提供します。適切に構成されたシールドは、IOREFピンの電圧を読み取って適切な電源を選択したり、出力に電圧変換器を実装して5Vまたは3.3Vで動作させたりすることができます。
  • リセット：通常、ボード上のリセットボタンをブロックするシールドにリセットボタンを追加するために使用されます。[ 9 ]

特殊なピン機能

Unoの14本のデジタルピンと6本のアナログピンは、ソフトウェア制御（pinMode()、digitalWrite()、digitalRead()関数を使用）により、入力または出力として使用できます。動作電圧は5ボルトです。各ピンは推奨動作条件として20mAの電流を供給または受信でき、20～50Kオームの内部プルアップ抵抗（デフォルトでは接続されていません）を備えています。マイクロコントローラへの永久的な損傷を避けるため、どのI/Oピンでも最大40mAを超えてはなりません。UnoにはA0からA5までの6本のアナログ入力があり、それぞれ10ビットの分解能（つまり1024通りの値）を提供します。デフォルトでは、グランドから5ボルトまでを測定しますが、AREFピンとanalogReference()関数を使用して範囲の上限を変更することも可能です。[ 9 ]

さらに、一部のピンには特殊な機能があります。

  • シリアル/ UART ：ピン0（RX）とピン1（TX）。TTLシリアルデータの受信（RX）と送信（TX）に使用します。これらのピンは、ATmega8U2 USB-TTLシリアルチップの対応するピンに接続されています。
  • 外部割り込み: ピン 2 および 3。これらのピンは、低い値、立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジ、あるいは値の変化で割り込みをトリガーするように設定できます。
  • PWM (パルス幅変調): ピン 3、5、6、9、10、および 11。analogWrite() 関数を使用して 8 ビットの PWM 出力を提供できます。
  • SPI（シリアルペリフェラルインターフェース）：ピン10（SS）、11（MOSI）、12（MISO）、13（SCK）。これらのピンは、SPIライブラリを使用したSPI通信をサポートします。
  • TWI（2線式インターフェース）/ I²C：ピンSDA（A4）とピンSCL（A5）。Wireライブラリを使用してTWI通信をサポートします。
  • AREF（アナログリファレンス）：アナログ入力のリファレンス電圧。[ 9 ]

コミュニケーション

Arduino/Genuino Uno には、コンピュータ、別の Arduino/Genuino ボード、または他のマイクロコントローラと通信するためのさまざまな機能があります。ATmega328 は、デジタルピン 0 (RX) と 1 (TX) で利用可能な UART TTL (5V) シリアル通信を提供します。ボード上の ATmega16U2 は、このシリアル通信を USB 経由で行い、コンピュータ上のソフトウェアには仮想 COM ポートとして表示されます。16U2 ファームウェアは標準の USB COM ドライバを使用するため、外部ドライバは必要ありません。ただし、Windows では .inf ファイルが必要です。Arduino ソフトウェア (IDE) には、ボードとの間で簡単なテキスト データを送受信できるシリアル モニタが含まれています。ボード上の RX および TX LED は、USB-to-serial チップおよびコンピュータへの USB 接続を介してデータが送信されているときに点滅します (ピン 0 および 1 でのシリアル通信では点滅しません)。SoftwareSerial ライブラリを使用すると、Uno のどのデジタルピンでもシリアル通信が可能です。[ 9 ]

自動（ソフトウェア）リセット

Arduino/Genuino Unoボードは、アップロード前にリセットボタンを物理的に押す必要がなく、接続されたコンピュータ上で動作するソフトウェアによってリセットできるように設計されています。ATmega8U2/16U2のハードウェアフロー制御ライン（DTR）の1つは、100ナノファラッドのコンデンサを介してATmega328のリセットラインに接続されています。このラインがアサート（ローレベル）されると、リセットラインはチップをリセットするのに十分な時間低下します。[ 9 ]

この設定には別の意味合いもあります。UnoをMac OS XまたはLinux搭載のコンピュータに接続すると、ソフトウェア（USB経由）から接続されるたびにリセットがかかります。その後0.5秒ほど、Uno上でブートローダが動作します。ブートローダは不正なデータ（つまり、新しいコードのアップロード以外のデータ）を無視するようにプログラムされていますが、接続が確立された後にボードに送信されるデータの最初の数バイトを傍受します。[ 9 ]

Arduinoボードの比較

以下の表は公式Arduinoボードを比較したもので、Arduino Nanoの記事に掲載されている表とレイアウトが似ています。表は濃い色のバーで2つの高レベルマイクロコントローラグループに分割されています。8ビットAVRコア（上段）と32ビットARM Cortex-Mコア（下段）です。サードパーティ製のボードは類似した名前を持っていますが、必ずしも公式Arduinoボードと100%同一であるとは限りません。サードパーティ製のボードは、電圧レギュレータ、USB-UARTチップ、はんだマスクの色が異なる場合が多く、USBコネクタが異なるものや追加機能を備えているものもあります。[ 21 ]

ボード名と部品番号ボードサイズグループ 取締役会の コミュニケーションMCU部品番号とピンMCU I/O電圧MCUコア MCUクロックMCUフラッシュMCU SRAMMCU EEPROMMCU USARTとUARTマイコンSPIマイコンI²CMCUその他のバス周辺機器 MCU タイマー32/24/16/8 / WD /RT/ RCMCU ADC & DACMCUエンジン
宇野 R3、[ 22 ] A000066、[ 9 ]宇野 R3 SMD、[ 23 ] A000073 [ 24 ]ウノ USB-BATmega328P、[ 14 ] 28ピンDIP、32ピンSMD5V （1.8～5.5V） 8ビットAVR16MHz* 32 KB 2KB 1KB 1、0 1 1 なし 0、0、1、2、WD 10ビット、なし なし
Uno WiFi R2、[ 25 ] ABX00021 [ 26 ]ウノ USB-B、WiFi、BluetoothATmega4809、[ 27 ] 48ピン 5V （1.8～5.5V） 8ビットAVR16MHz* 48KB 6KB 0.25 KB 4, 0 1 1 なし 0、0、5、0、WD、RT 10ビット、なし なし
レオナルド、[ 28 ] A000057 [ 29 ]ウノ USB-マイクロBATmega32U4、[ 30 ] 44ピン 5V （2.7～5.5V） 8ビットAVR16MHz 32 KB 2.5 KB 1KB 1、0 1 1 USB-FS0、0、2、1、WD、10ビット 10ビット、なし なし
メガ 2560 R3、[ 31 ] A000067 [ 32 ]メガ USB-BATmega2560、[ 33 ] 100ピン 5V （4.5～5.5V） 8ビットAVR16MHz 256KB 8KB 4KB 4, 0 1 1 なし 0、0、4、2、WD 10ビット、なし なし
Uno R4 Minima、[ 17 ] ABX00080、[ 34 ] Uno R4 WiFi、[ 18 ] ABX00087、[ 35 ]ウノ USB-C、WiFi * R7FA4M1AB、[ 19 ] 64ピン 5V （1.6～5.5V） 32ビット ARM Cortex-M4F ( FPU ) 48MHz 256 KB +ブートROM32 KB ( ECC ) (パリティ) なし+ 8 KBデータフラッシュ4, 0 2 2 USB-FS、CAN-A/B2, 0, 8, 0, WD, RC, 24ビット SysTick 14ビット、12ビット DMA x4、CRC、RNG、暗号化、タッチ、LCD
ゼロ、[ 36 ] ABX00003 [ 37 ]ウノ USB-Micro-B x2 ATSAMD21G18、[ 38 ] 48ピン 3.3V （1.62～3.63V） 32ビット ARM Cortex-M0+48MHz 256KB 32 KB なし 6, 0 なし なし USB-FS、I²S0、4、5、0、WD、RC、24ビットSysTick 12ビット、10ビット DMA x12、CRC32、タッチ
期限、[ 39 ] A000062 [ 40 ]メガ USB-Micro-B x2 ATSAM3X8E、[ 41 ] 144ピン 3.3V （1.62-3.6V） 32ビット ARM Cortex-M384MHz 512 KB +ブートROM96KB なし 4、1 1 2 USB-HS、CAN-A/B x2、I²S、SD3, 0, 8, 0, WD, RT, RC, 24ビット SysTick 12ビット、12ビットx2 DMA x8、RNG
GIGA R1 WiFi、[ 42 ] ABX00063 [ 43 ]メガ USB-C、USB-A、WiFi、BluetoothSTM32H747XI、[ 44 ] 240ピン 3.3V （1.62-3.6V） 32ビット ARM Cortex-M7F Cortex-M4F（デュアルコア）（FPU） 480 MHz (M7F)、240 MHz (M4F) 2048 KB +ブートROM1056 KB ( ECC ) なし 4、5 6 4 USB-HS & FS、CAN-A/B/FD x2、I²S x4、SD x2、S/PDIF x4、CEC、SWP、QSPI2, 0, 18, 0, WD, RC, 24ビット SysTick 16ビットx3、12ビットx2 DMA x4、CRC、RNG、グラフィックス
表の注釈
  • ボードサイズグループ列 - 簡略化されたボード寸法サイズのグループ分け：UnoはArduino Uno R3およびDuemilanove（前身）ボードと同等のサイズ、Megaはより長いArduino Mega 2560 R3およびMega（前身）ボードと同等のサイズです。この表は、Arduino Nanoの記事にある表と同様のレイアウトになっています。
  • MCU部品番号/ピン列 - MCUはマイクロコントローラを意味します。この表のすべてのMCU情報は、この列に記載されている公式データシートから引用されています。ピン数は、利用可能なMCU内部機能の数を判断するのに役立ちます。MCU ICパッケージのピン数はArduinoボードのシールドヘッダーピンの数よりも多いため、シールドヘッダーピンではすべてのMCUハードウェア機能が利用できない場合があります(*)。
  • MCU I/O電圧列 - 公式Arduinoボード上のマイクロコントローラは、3.3ボルトまたは5ボルトの固定電圧で動作します。ただし、一部のサードパーティ製ボードには電圧選択スイッチが搭載されています。マイクロコントローラの定格電圧は括弧内に記載されていますが、Arduinoボードはこの全範囲をサポートしていません。
  • MCUクロック列 - MHzは10 6 Hzを表します。ATmega328P MPUとATmega4809 MCUの最大定格周波数は20 MHzですが、Uno R3ボードとUno WiFi R2ボードはどちらも16 MHzで動作します。以下のArduinoボードにも32.768 kHzの水晶振動子が搭載されています：Uno WiFi R2、Zero、Due、GIGA R1 WiFi。Uno R4 Minimaには32.768 kHzの水晶振動子と2つのコンデンサ用のSMDフットプリントがありますが、実装されていません。
  • MCUメモリ列 - KBは1024バイト、MBは1024バイトを意味します。R7FA4M1AB MCU（Uno R4ボード）には、EEPROMメモリの代わりにデータフラッシュメモリが搭載されています。
  • MCU SRAM列 - SRAMサイズにはキャッシュや周辺バッファは含まれません。ECCはSRAMにエラー訂正コードチェック機能があることを意味し、ParityはSRAMにパリティチェック機能があることを意味します。
  • MCU USART/UART列 - USARTは、 UART / SPI / その他の周辺機器 (MCU によって異なります)としてソフトウェアで構成可能です。
  • MCUのその他のバス周辺機器列 - USBバスの場合、「FS」はフルスピード（最大12Mbps）、「HS」はハイスピード（最大480Mbps）を意味します。CANバスの場合、「A」はCAN 2.0A、「B」はCAN 2.0B、「FD」はCAN-FDを意味します。一部のバスでは、動作に追加の外部回路が必要です。
  • MCUタイマー列 - この列の数字は、各タイマーのビット幅の合計です。例えば、ATmega328Pには16ビットタイマーが1つと8ビットタイマーが2つあります。「WD」はウォッチドッグタイマー、「RT」はリアルタイムカウンター/タイマー、「RC」はリアルタイムクロック（秒/分/時間）を意味します。ARMコア内の24ビットSysTickタイマーは、この列の24ビット合計には含まれません。PWM機能については、この表では説明されていません。
  • ATmega32U4 MCU搭載Arduino Leonardoボード
    ATmega32U4 MCU搭載Arduino Leonardoボード
  • ATmega2560 MCU搭載のArduino Mega
    ATmega2560 MCU搭載のArduino Mega
  • ATSAM3X8E MCU搭載Arduino Dueボード
    ATSAM3X8E MCU搭載Arduino Dueボード
  • STM32H747XI MCU搭載Arduino GIGA R1 WiFiボード
    STM32H747XI MCU搭載Arduino GIGA R1 WiFiボード

参照

参考文献

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帰属:

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さらに読む

Wikimedia Commons には、Arduino UNOに関連するメディアがあります。
プログラミングのチートシート
ピン配置図
電子回路図
機械図面
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