NodeMCUピンアウトガイド：IoT開発に必須の接続知識

NodeMCU

NodeMCUのピンアウト詳細について混乱していませんか？IoTプロジェクトでNodeMCUについてもっと知りたいですか？なら、ここが最適な場所です。

NodeMCUという名前は「node」と「micro-controller unit」を組み合わせたものです。さらに、開発キットではなくファームウェアを指します。ArduinoでNodeMCUを使用する場合、ノードとマイクロコントローラユニットが同じだと考えがちですが、特にピンアウトにおいて違いがあります。心配いりません。この記事でこれらの違いをより良く理解できるようお手伝いします。

NodeMCUのすべて、その開発キット、回路への組み込み方法も学べます。

NodeMCU ESP8266の概要

NodeMCU ESP8266

NodeMCUは、オープンソース機能を備えたプロトタイプ設計のためのプラットフォームを提供する開発用オープンソースチップセットです。Luaコード行を実行するIoTプロジェクトのプロトタイピングにもファームウェアを使用できます。

また、Espressif SystemsのWi-Fi SoC（ESP8266）がNodeMCUの動作プラットフォームを提供します。したがって、そのハードウェアはESP-12のプラットフォーム上でスムーズに動作します。興味深いことに、NodeMCU ESP8266はNodeMCUファームウェアの開発キットです。ESP8266チップを搭載したESP-12Eモジュールを搭載しています。

それだけではありません。ESP8266チップには「Tensilica Xtensa 32-bit LX106 RISCマイクロプロセッサ」も搭載されています。したがって、RTOSサポートがあり、80MHz〜160MHzの変更可能なクロック周波数で動作します。

NodeMCUでは、プログラムとデータの保存用に4MBのフラッシュメモリと128KBのRAMを利用できます。さらに、NodeMCUの高い処理能力と内蔵機能（ディープスリープ、Bluetooth、Wi-Fi）により、IoTプロジェクトに最適です。

また、NodeMCU開発ボードは外部電源ピン（VINピン）とマイクロUSBジャックで給電可能です。I2C、UART、SPIインターフェースもNodeMCUで使用できます。

NodeMCU開発ボードのピンアウト

NodeMCU開発ボードのピンアウト設定は以下の通りです：

NodeMCU ESP8266の仕様と特徴

NodeMCU ESP8266の特徴と仕様は以下の通りです：

32ビットマイクロコントローラ
動作電圧：3.3V
入力電圧：7〜12V
デジタルI/Oピン（DIO）：16本
アナログ入力ピン（ADC）：1本
UART：2チャネル
SPI：4チャネル
I2C：1チャネル
メモリ（フラッシュ）：4MB
SRAM：64KB
変更可能なクロック速度：80〜160MHz
PCBアンテナ
ポケットに入る小型サイズ

ESP8266 NodeMCUブレークアウトボード

ESP-12Eモジュールがベースボードとして機能する一方、NodeMCUチームはNodeMCUブレークアウトボードを開発しました。このブレークアウトボードはNodeMCUファームウェア専用で、オープンソースです。

ブレークアウトボードのピンアウト図とピン詳細を見てみましょう：

NodeMCUピンアウト図

NodeMCUブレークアウトボードは30ピンを持ちます。うち8ピンが電源処理、2ピンがリザーブドピン、残り20ピンがESP-12Eモジュールピンと連携します。

ピンテーブルのスクリーンショット：

電源、ペリフェラル、ピン

NodeMCUへの給電

前述の通り、NodeMCUボードへの給電にはマイクロUSBポートまたはVINピンの2通りがあります。ESP8266EXは3.3Vにも対応しているため、NodeMCUボードにはAMS1117-3.3VレギュレータICが搭載されています。また、VINピンに5Vの安定化電源を印加できます。さらに、レギュレータの3.3V出力に接続できる3.3Vピンが3本あります。

利用可能なNodeMCUペリフェラル

NodeMCU ESP8266EX SoCで利用可能なすべてのペリフェラルは以下の通りです：

GPIOピン

NodeMCU ESP8266EXには最大17本のGPIOピンがあります。しかし、一部は代替機能（SDIO、UART、SPI）で既に使用されているため、すべてを使用できるわけではありません。

UART

UART

ESP8266EXにはUART0とUART1の2つのハードウェアUARTがあります。両方とも最大115200ボーレートに対応。UART0はデータフロー制御と通信に、UART1はデータログ用でTXピンのみ使用（SDD1がRXピンを使用）。各UARTが使用するGPIOピンは以下の表を参照してください：

UARTピンの表形式スクリーンショット

I2C

I2Cモジュール

ESP8266にはI2Cハードウェアがありませんが、ソフトウェアで実装可能です。また、GPIO4とGPIO5をSDAとSCLピンとして使用できます。これらのピンには代替機能がないためです。

SPI

SPI

ESP8266EX SoCにはSPIとHSPIの2つのSPIインターフェースがあります。両方ともマスター/スレーブ動作をサポート。マスタークロックモードは80MHz、スレーブクロックモードは20MHzに設定可能。

異なるGPIOピン番号を示すスクリーンショット

注：GPIOピンがSPI用に多重化されており、一部SDIOピンと共有されています。また、SPIはESP-12Eの4MB SPIフラッシュ接続に使用されるため、SPIピンにはアクセスできません。HSPピンのみSPI通信に使用可能です。

追加機能

GPIO16を除くすべてのGPIOピンで割り込み機能が使用可能です。また、ブレークアウトボードには2つのLEDがあります。1つはESP-12EモジュールのGPIO2に、もう1つはNodeMCUボードのGPIO16に接続されています。

ESP8266 NodeMCUをArduino IDEで使用する

ESP8266 NodeMCUをArduino IDEで使用するには、まずソフトウェアに追加する必要があります。幸い、これは簡単です。まずコードのURLをコピーし、以下の手順に従ってください：

ステップ1：Arduino IDEを開き、ファイルメニューの「環境設定」へ移動。「追加のボードマネージャURL」にコピーしたコードURLを入力。
ステップ2：ツールメニュー＞ボード＞ボードマネージャへ移動し、ESP8266を検索。利用可能なESP8266ボードをインストールし、「インストール済み」ラベルが表示されることを確認。

Arduino IDEにNodeMCUなどのESP8266ベースボードが表示されるようになります。その後、リストから好みのボードを選択してコードをアップロードできます。