テクラボで始めるマイコン超入門 〜読めば分かるCPU・メモリ・周辺機能〜：基本に立ち返って解説（4/4 ページ）

今回はマイコン（マイクロコンピュータ／マイクロコントローラー）の概要やメリット、開発に必要な情報など入門的な内容を解説します。

[リョーサン菱洋]

周辺機能

　続いて、マイコンの代表的な周辺機能を紹介します。

マイコンの主な周辺機能［クリックで拡大］

　I/Oポート

　端子の入出力制御が可能です。汎用的な用途に使用可能であり、「GPIO」とも呼ばれます。スイッチのON／OFFを端子の入力状態で判定し、端子の出力によってLEDの点灯／消灯を制御できます。

　タイマー機能

　一定時間のカウントや、入力信号の計測が可能です。パルス信号を出力するパルス幅変調（PWM）、時間計測（時計機能）が可能なリアルタイムクロック（RTC）、マイコンの異常状態を検知するための制限時間を設定できるウォッチドッグタイマー（WDT）などの機能があります。

　通信機能

　通信規格に従い、外部機器との通信を行う機能です。装置間の通信で一般的に使用されるUART、車載分野で使用されるCAN、センサーや外部メモリとの接続によく用いられるI2CやSPI、さらにマイコンによってはUSBやEthernetに対応しているものもあります。

　A/D変換、D/A変換

　アナログ入力をデジタル値に変換するA-Dコンバーター（ADC）や、設定したデジタル値をアナログ出力に変換するD-Aコンバーター（DAC）機能があります。

　メモリ転送

　他の周辺機能からCPUを介さず、ダイレクトにメモリへアクセスすることが可能です。これにより、データのやりとりを高速に行えるため、システム全体のパフォーマンスが向上します。

　マイコンの周辺回路や周辺機能を使用した製品の一例として、体温計の仕組みを考えてみます。

体温計で使用されている周辺回路と機能の例［クリックで拡大］

　マイコンを動作させるために、乾電池から供給される電力を電源回路で変換し、適切な電圧としてマイコンに供給します。リセット回路でマイコンを初期化し、発振回路でクロックを供給します。スイッチが押されたかどうかをマイコンのGPIOで検知し、ADCを用いて温度センサーから温度を取得します。温度が測定されると、SPIなどを使って液晶ディスプレイ（LCD）に表示されます。測定が終了すると、PWM機能を使用してブザーを鳴らします。

　あくまで一例ですので、別の機能や手法で実現することも考えられます。あらかじめご了承ください。

4. まとめ

　本記事のまとめです。マイコンの起動には、以下の3つの周辺回路が必要です。

　1. 電源回路
　2. 発振回路（クロック）
　3. リセット回路

　マイコンが起動すると、メモリからCPUがプログラムを読み出して解析し、入力装置から入力された信号等の条件によって各命令を実行します。そして命令により、周辺機能のレジスタに設定した値によって出力装置へ出力されます。このように、マイコンが正しく動作するためには、各回路が連携し、プログラムが適切に実行されることが重要です

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