「ATmega328 - LCD」の版間の差分

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ビジュアルウィキテキスト

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-== SC2004 / I2C接続 ==
+== SC2004 / I2C通信 ==
+==== ATmega328とI2C ====
+ATmega328において、I2Cのシリアルクロック線(SCL)とシリアルデータ線(SDA)で一般的によく使用されるピンは、以下の通りである。<br>
+* SCL
+*: PC5
+* SDA
+*: PC4
+<br>
+ATmega328にはI2Cハードウェアモジュール(TWI)が1つ搭載されているため、SCLとSDAに対応するピンは1組しか存在しない。<br>
+これらのピンはデフォルトで以下の機能にも割り当てられている。<br>
+* PC5
+*: リセット時の状態を示すピン
+* PC4
+*: USART0の受信ピン(RXD0)
+<br>
+したがって、I2C通信を使用する場合は、これらの代替機能を有効にする必要がある。<br>
+また、ATmega328にはI2C専用の物理ピンヘッダが無いため、一般的なデジタルI/Oピンを使用してI2C通信を行う必要がある。<br>
+<br>
+理論的には、ポートB、C、Dのピンを使用してI2C通信を行うことができるが、ポートCの割り当てられたピンを使うのが最も確実で効率的である。<br>
+ポートB、Dを使用する場合は、開発者自身がI2C通信向けのソースコードを設計する必要がある。<br>
+* ポートA
+*: ATmega328では、ポートA全体がツェナープラグ保護されているため、I2C通信が使用できない。
+* ポートB
+*: PB2〜PB7はツェナープラグ保護されていないため、I2C通信が使用できる。
+* ポートC
+*: PC4、PC5がI2Cハードウェアモジュール(TWI)に割り当てられているため、I2C通信に最適である。
+* ポートD
+*: ツェナープラグ保護されていないため、I2C通信が使用できるが、ハードウェア割り当てが無い。
+<br>
+また、Arduino IDEでは、Wire.hライブラリを使用することで、I2C通信を簡単に扱うことができる。<br>
+Arduinoの公式ボードでは、A4がSDAピン、A5がSCLピンとして使用されている。<br>
+<br>
+==== ツェナープラグ保護 (Zener Clamping)とは ====
+AVRマイクロコントローラ上の入出力ピンを過電圧から保護する機能のことである。<br>
+<br>
+各入出力ピンの内部にツェナーダイオードが接続されている。<br>
+ツェナーダイオードは、一定の電圧を超えると導通し、過剰な電圧を基板のグランド側に流すことで、ICを保護する役割を果たす。<br>
+<br>
+ATmega328ではポートA全体、一部のポートBピン(PB0、PB1)がこのツェナープラグ保護で保護されている。<br>
+保護電圧は、5[V]が典型的な値である。<br>
+<br>
+ツェナープラグ保護の長所は、ICを過電圧から確実に守れることである。<br>
+しかし、その分ピンの使用方法に制約が生じる。<br>
+<br>
+保護ピンはダイオードの特性上、ハイインピーダンス入力としては使用できない。<br>
+また、外部からの電流供給が制限されるため、High駆動能力が低下する。<br>
+<br>
+このため、I2C通信等でプルアップ抵抗を使用する場合は、ツェナープラグ非保護のピンを選ぶ必要がある。<br>
+ATmega328では、一部のポートB、ポートC全体が最適な選択肢となる。<br>
+<br>
 ==== ATMega328の設定 ====
 ATMega328をI2Cマスターモードで設定する必要がある。<br>