CIRCUITS Arduinoクローンを作る

DIY
CIRCUITS
Arduinoクローンを作る
秋葉原で部品を買って自分の目的に合ったArduinoを作る。
文：畑山 裕貴
私は昨年（2007年）9月まで慶應義塾大学の奥出研究
れば材料は手に入るだろう。記事の最後にリストを示
使っていた。奥出研究室でプロトタイプを製作する場
サイトがあるので通販を利用してもよいかもしれない。
合、Arduinoを用いることが多い*1。工作技術とインタ
ーネットに代表される情報技術の両方をラピットプロト
タイピングできる道具としてArduinoはうってつけだ。
す。秋葉原へ行くことが難しい場合は各店舗ともウェブ
その他に必要なハンダごてやハンダなどの道具はそれぞ
れ用意してほしい。
しかしArduinoを実際に使ってみると、サイズや細か
組み立て
題になる。そこで奥出研究室ではオープンソースである
が少ない。回路図（図1）に1 〜 4まで番号を振ってあ
な仕様が問題になったり、大量に使う場合はコストが問
Arduinoの特徴を生かし、自作やカスタマイズを行うこ
とで、さまざまな状況に対応してきた。この記事では
Arduinoを秋葉原で買えるパーツを使って自作する方法
を紹介する。
部品の購入
Make: Volume 04
るのでその順番に部品を取り付けていこう。
電源回路を作る
まず（1）の部分から始めよう。基板を用意したらま
ずは、電源コネクタを基板に取りつける。今回使用した
DCコネクタはそのままでは基板に取り付けることがで
秋葉原で材料を購入する。基本的には3つのお店を回
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組み立ては電源回路から作っていくとミスやトラブル
きないので、穴同士をつなげてDCコネクタが入るよう
に基板を加工した（図2）。コネクタを取り付けたら他
*1　奥出研では現在、他にもWiringやKMDが開発中のXtelなども使用している。
Photography by Hirotaka Hatayama
室に所属し、プロトタイピングの道具としてArduinoを
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図1：回路図。オリジナルはwww.hatayan.org/make/index.
htmlから入手可能。図の（1）は電源回路。
（2）は、USB部
分の回路。（3）はマイコン周辺の回路である。
（4）はマイコ
ンのI/Oピン、電源とGNDピンになる。
の電源回路用の部品も取り付けていく。取り付けが完了
マイコン回路を作る
したら、ACアダプターをつないで、三端子レギュレー
（3）ではマイコン周辺の回路を作る。マイコンに電源
で確認する。図3はここまでが終了したところだ。
最後にモジュールと接続しよう。ハンダ作業中はモ
ターから出力される電圧が5Vになっているかテスター
USB回路を作る
マイコンをArduinoのようにUSBに接続するために
はUSBシリアル変換回路を実装しなければならず大変
だ。しかし秋月のFT232Rモジュールを使えば簡単に実
装できる。今回はこのFT232Rのモジュールを使って
USB部 分 の 回 路 を 作 る。 図1で は（2） の 部 分 だ。 モ
とクロック回路、リセット回路、ISP端子をつないで、
ジュールをICソケットから抜いておこう。電源をジャン
パーピンの真ん中のピンから接続し、クロック回路とリ
セット回路をつなぐ。ISP端子との接続は間違いやすい
ので注意が必要だ。回路図をよく読もう。マイコンとモ
ジュールを I C ソケットに挿したら完成だ（図6）
。
ジュールは、直付けせずICソケットに差し込む形にして
Bootloaderの書き込み
給をUSBとACアダプターから行えるようにするために
Arduinoとして機能する。回路がきちんと動いているか
いる。今回はオリジナルのArduinoと同じように電源供
モジュールのVIO（4pin）から5Vを引き出す。電源回
路からの出力とキットからの出力をジャンパーピン（図
4）につないで電源を選べるようにした後、モジュール
のUSB部分をPCにつないでJP1の3番端子から5Vの出
力が出ているか確認する。この際ドライバのインストー
ルが必要だが、モジュールの説明書の手順に従ってドラ
イバをインストールする。最後に電源確認用のLEDの回
路を接続する（図5）。私はLEDがあまり明るくならな
いようにLEDの抵抗に1kΩを選んだが、もっとLEDを
明るく光らせたい場合はより抵抗値が少ない抵抗を接続
する（図5）。
Arduinoの回路はBootloaderを書き込むことで初めて
確かめる意味も含めてBootloaderを書き込んでみよう。
AVRライターを用意する
今 回 は ラ イ タ ー に 比 較 的 入 手 が 楽 なAVRISPmkⅡ
（図7）を利用し、Arduino IDE（www.arduino.cc/en/
Main/Software）に付属のavrdudeというプログラム
をつかってBootloaderを書き込む方法を紹介する。
AVRISPmkⅡはUSBに接続するAtmel社純正のAVR
ライターだ。これをArduino付属のavrdudeで使うに
は、Atmel純正のドライバではなくArduino IDEに付属
す るAVRISPmkⅡ の ド ラ イ バ を 使 う。 そ の た め に
Windows XPでは、AVRISPmkⅡをPCにつなぐと開始
Make:
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図2.
図3.
図4.
図5.
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4
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基盤を加工したところ。右側は裏面。
電源回路の取り付けが完了。左側は表、右側は裏面。
電源回路用の出力とキットの出力をつなぐジャンパーピン。
電源回路を完成させ、LEDを接続したところ。
図6. マイコン周辺の回路が完成した。左側は表、右側は裏面。
図7. AVRISPmk IIは、Atmel社純正のAVRライターだ。
図8. AVRISPmkⅡを、電源に接続したArduinoのISP端子に
接続する。
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Make: Volume 04
8
される「新しいハードウェアの検出ウィザード」で「次
の場所を含める」にチェックマークをする必要がある。
フォルダの参照が表示されたら、arduino-0010\drivers\
AVRISP mkII LibUSB Driversの中にあるドライバを指
定することでAVRISPmkⅡのドライバのインストール
が始まる。
ライターと基板を接続する
AVRISPmkⅡを、電源に接続したArduinoのISP端子
自作Arduinoの使用例
実際に自作のArduinoを使用した作品を見てみよう。紹介
するのは奥出研の石橋氏による音を用いて子供が公園で遊
ぶことができる「Sound Candy」
(www.sound-candy.com)
という玩具だ。
「Sound Candy」は、自作Arduinoの利点
を生かし作品の実装を行っている。Arduinoを自作すること
によって基板を小型化し、USB部分をBluetooth通信に置き
換えてPCとの接続を無線化しているのだ。これらの工夫に
より、このプロダクトの実装が可能になっている。
につなぐと、AVRISPmkⅡのLEDが緑色に光る（図8）。
赤く光ったり点滅した場合はうまく接続できていないの
で、コネクタの向きや回路を見直してほしい。
Bootloaderを書き込む
書き込むBootloaderはArduinoの種類によって異な
る。今回はATmega168を使用しているので、Arduino
IDEの［Tools］→［Board］から［Arduino NG or older
w/ ATmega168］を選択する。次に［Tools］→［Burn
Bootloader］→［ w/ AVRISPmkⅡ］と選択してBoot
loaderを書き込む。書き込み中はAVRISPmkⅡのLED
が赤色になり、本体の中の方にある緑色のLEDが点滅す
行ったが、もちろんブレッドボードでも自作できる。ま
bootloader」とArduinoソフトウェアの下部に表示され
らないI/OピンやISPコネクタを省いたり、電源、PCと
る。無事に書き込みが終了した場合は「Done burning
る。
足を引き出してピンヘッダにつないで完成
最後に（4）の部分では単にマイコンのI/Oピン、電源
とGNDピンを引き出すだけだが、ハンダ付けした後自
分が使いやすいようにピンには名前をふっておくといい
だろう。最後にスペーサーを取り付けて完成だ。
今回はユニバーサル基盤とハンダを使って組み立てを
部品
た今回のようにすべての機能を実装するのではなく、い
の通信方法を吟味すれば、よりプロダクトに組み込みや
すい形になるだろう。Arduinoには、Boarduinoなどい
ろいろなArduinoクローンがある。それらを参考に自分
でオリジナルな基板を作っても面白いと思う。
畑山 裕貴：慶應義塾大学 政策・メディア研究科を修了後、有
限責任事業組合ONPに所属し、オープンソースハードウェア
を使ったワークショップを行っている。趣味はスキー。ブロ
グはwww.hatayan.org/wablog。
分類
品名
個数
部品番号
購入店
基板
Sunhayato ICB-503
1
千石電商
ACアダプター
9v 1.2A
1
秋月電子
線材
15芯リボンケーブル
（10色カラー）
1m
1
千石電商
線材
スズメッキ銅線　0.32mm
1
千石電商
ピンヘッダ
1x40 ピンヘッダ
（標準ピッチ）
2
千石電商
ＰＣＢソケット
2x22 ピンヘッダ
（標準ピッチ）
1
ISP用
千石電商
三端子レギュレーター
TA7805S
1
IC1
千石電商
マイコン
ATMEL ATMEGA168-20PU
（DIPパッケージ）
1
IC2
マルツ電波
USB-シリアル変換モジュール
AE-UM232R FT232RL USBシリアル変換モジュール
1
IC3
秋月電子
DCコネクタ
2.1mm標準ＤＣジャック
（基板取り付けタイプ）
1
JC1
秋月電子
電解コンデンサ
100µF 10v
1
C1
千石電商
電解コンデンサ
10µF 16v
1
C2
千石電商
積層セラミックコンデンサ
0.1µF
2
C3,4
千石電商
積層セラミックコンデンサ
22pF
2
C5,6
千石電商
ICソケット
28pin ソケット
1
IC2用
千石電商
ICソケット
24pin 幅広ソケット
1
IC3用
千石電商
ジャンパーピン
ジャンパーピン
（標準ピッチ10個入り）
1
JP1用
千石電商
水晶
16mhz水晶
1
Q1
千石電商
スペーサー
3×10ｍｍスペーサー
（ビス付き）
10個いり
1
千石電商
LED
5mm 緑LED
（通販だと100個単位）
1
POWERLED 千石電商
抵抗器
1/4w 10kΩ
1
R1
千石電商
抵抗器
1/4w 1kΩ
1
R2
千石電商
スイッチ
タクトスイッチ
（高さ５ｍｍ）
1
S1
千石電商
計
マイコンライター
AVRISP mkⅡ
1
マルツ電波
価格
200
600
300
180
80
80
70
525
950
30
20
15
20
20
40
40
60
150
320
10
5
5
20
3,860
5,985
Make:
147