１．１ 試作ボードとＡｒｄｕｉｎｏ
システムの開発当初は、上図のようにＡｒｄｕｉｎｏボードとステッピングモータドライバを使用したボードを考えてボードを試作しました。しかし、この場合、新規にドライバボードを起こすのであればなんの問題もないのですが、開発コストや製造コストを考えた場合にあまり有用とは言えないことは自明の理です。そのため、メインボートはＡＲＭまたはそれと同等のＭＣＵが載ったものを想定し、ドライバは既製のものを使用するということを前提としました。
メインボードにＰＩＣなどが載ったものを選定しなかった訳は、単にＭＣＵ性能がＡＲＭなどに比して非常に低いことと、メインボードの選定に苦しむということによります。日本においては、ＰＩＣ 方がよりポピュラーなＭＣＵで、作成例も多いのはわかっていましたが、ＡＲＭ系のほうがより開発環境に自由度があることと、開発環境そのものもほとんどが無料で手に入れられることが決め手になった訳です。
また、ＡＲＭ系のＭＣＵは今後もより多くの器機で使われる可能性が高く、かつ低価格で高性能という様々な利点もあります。ＡｒｄｕｉｎｏにはＡｔｍｅｌのチップが載っていますが、このチップは仕様的に見て内部アーキテクチャがＡＲＭそのものなので両者の間に共通点が多いことに気づきます。さらに開発環境も同じフリーのコンパイラ（ＧＮＵ）がベースとなっていますから、ポーティングが比較的容易ということになります。事実、Ｅｊａｎ赤道儀制御システムはＡＲＭ版とＡｒｄｕｉｎｏ版の二種類がありますがポーティングそのものはそれほどむつかしいものではありませんでした。
要するに、Ａｒｄｕｉｎｏ版は下位バージョンで、ＡＲＭ版は上位バージョンという位置付けです。機能的に相違はありませんが、機能拡張という面でＡＲＭのほうがやや有利というだけです。
＜試作ボードの形状：Ａｒｄｕｉｎｏ版＞
上側がＣｈｉｂｉＤｕｉｎｏというＡｒｄｕｉｎｏ互換ボードで下側は後で説明するＥａｓｙＤｒｉｖｅｒ-ドライバ（Ａ３９６７）を使用したモータドライバボードということになります。
このステッピングモータドライバは要するにＡｒｄｕｉｎｏ用のシールドとほぼ同じ機能ということになり、自らが制作するか、シールドを採用するかといった選択肢を迫られることになります。結果的に、私の場合はシールドを選択することにしました。その作例はのちの章で説明していますから、詳細はそちらを参照してください。
さて、最近になって後で示すような複数のステッピングモータを駆動できるシールドが出始めたので、今一度これらを採用したシステムを再考してみようということになりました。それらは３Ｄプリンタ用に開発されたシールドで、Ａｒｄｕｉｎｏ ＵＮＯ、ＭＥＧＡとの相性が良いのです。また、子息ボードで形成された回路をすべて含んでいるわけですから自らこれらのボードを作成する理由が見つかりません。
いずれにせよ、Ａｒｄｕｉｎｏ ＵＮＯはメモリ容量と制御ピン数の制限の関係であまり高度で複雑な処理を行うファームウエアには向きませんが、２軸制御できるモータシールドを採用できれば、少なくとも配線の煩雑さの呪縛からは解放されるだけでなく、システムそのものをモジュール化することが可能になります。つまり、簡易自動導入又は追尾制御装置の基板としては非常にコンパクトで価格的にも比較的安価なのは、これらの装置を自作の装置などに組み込むことができる点では非常に好都合なのです。
現在発売されているステッピングモータ・シールドのドライバ・チップとしては、比較的マイクロステップ機能の低いもの、例えばＡ３９６７（max 1/8）、Ａ４９８８（max 1/16）、ＤＲＶ８８２５（max 1/32）といったものが主に使われています。これらは、ステッピングモータの駆動能力がやや小さめとはいっても、民生用の汎用コントローラとして実用上問題のないレベルにあるものばかりです。
このような２軸以上の軸制御ができるシールドの場合は、Ａｒｄｕｉｎｏボード上のＩ／Ｏソケットに乗せることになるので、モータに対する結線以外の配線が基本的に不要になります。その場合、各ソケットに対応したＧＰＩＯピンからステッピングモータの信号をダイレクトに操作することができるのでソフトウエア的には非常に好都合なのです。
それでも、このようなモータ・シールドにも問題点が全く無いというわけではありません。というのも、Ａｒｄｕｉｎｏ ＵＮＯをメインボードに採用した場合は、前述のように制御ピンに余裕がないのでモータ制御以外の機能を追加することが難しくなってきます。更に、シールド制御機能のピン配置は固定なので、ピン配置が重なるシールド同士は同時に使用することが基本的にできません。もしも、ＬＣＤ等のシールドを採用することができたとしても、上下方向に３段のボードが重なることになり制御ボックスに入れる場合にはサイズ的に不利になります。
＜Ａｒｄｕｉｎｏ ＵＮＯの問題点＞
１．モータ制御以外の機能を追加するためのＧＰＩＯが少ない
２．ＬＣＤシールドとステッピングモータとの共存が難しい
３．制御ボックスの形状に制限がある（又は大きくなる）
これらの問題点の内で、少なくとも１と２についてはＡｒｄｕｉｎｏ ＭＥＧＡボードを採用すれば解消される問題です。しかしながら、その場合でもボックスのサイズが更に大きくなってしまうだけでなく、製作単価も倍くらいになってしまいます。
ということで、Ａｒｄｕｉｎｏ ＵＮＯと２軸ステッピングモータ・シールドを採用する赤道儀制御システムを次の様に位置づけて開発したいと考えます。
＜Ａｒｄｕｉｎｏ ＵＮＯシステムの位置づけ＞
１．配布用の入門システムとしての位置づけ
・天体の自動導入と追尾の機能は、上位システムと全く同じです
２．自作のためのキット
・ドイツ式、フォーク及びポンセット等の小型赤道儀の自作用キット
・モータ及びギアの自由な組み合わせの提案
３．上位システムへのスムースな移行への橋渡し
・自動追尾、自動設定、ハンドセットなどを採用したシステムを上位として位置づけ
ます
・上位システムでは、ＡＲＭコアのＭＣＵチップの載ったメインボードを採用し、高
機能な性能とステッピングモータ及びドライバの組み合わせが提案されます
このように、機能そのものを限定し小型赤道儀のみを対象とすることをシステムコンセプトに規定してしまえば、前述のようなＡｒｄｕｉｎｏとステッピングモータ・ドライバのシールドを採用することで、非常にコンパクトで利用しやすいシステムをユーザに提供できるのではないかと考えます。
８．４ Ａｒｄｕｉｏボードとシールドで赤道儀コントローラを製作
８．４．１ 最も単純な赤道儀コントローラを製作する
ＬＣＤシールドを使用しない最も単純な構成の赤道儀コントローラは、ステッピングモータを駆動するためのシールドをＡｒｄｕｉｎｏボードの上にスタックすることで構成されます。
ＡｒｄｕｉｎｏボードはＵＳＢ端子を介して上位パソコンと接続され、同時にＵＳＢからの電源とＧＮＤ信号で駆動されます。ステッピングモータシールドのロジック電源は、Ａｒｄｕｉｎｏボードの電源ピンが接続されていることから、パソコン側からの電力がＡｒｄｕｉｎｏとシールドの各ボードに供給されることになります。
この形態の制御装置は最もシンプルな構成で製作も簡単ですが、表示装置とキー入力機構がないために、そのままでは手動での赤道儀の回転制御ができません。つまり、手動で赤道儀の回転を行おうとするならば、前述のハンドコントローラをシリアル通信で接続しなくてはならなくなります。更にオートガイダの端子はアナログピン或いはデジタルピンのいずれかを使用することになります。
この形式の制御装置は最もシンプルな構成で製作も簡単です。Ａｒｄｕｉｎｏボードの上にステッピングモータ・シールドがスタックされています。この構成では表示装置とキー入力の機構がないことから、このままでは上位パソコンからの自動導入処理と追尾処理を行うだけになってしまいます。もちろん、上位アプリケーションにある手動回転ボタンを使用したソフト的な赤動機の回転操作は可能です。
ＬＣＤ付きのハンドコントローラをシリアルで本装置につないだ時は、赤道儀の赤経・赤緯両軸の回転操作をハンドコントローラ上のボタンて行うことができるようになります。
図 最も単純な赤道儀コントローラの実体結線図
ピン接続の定義に関しては、ステッピング・モータシールドの仕様を優先に決定しなくてはなりませんが、赤道儀の制御はＸ，Ｙの２軸のみで良いので、Ｚ軸やスピンドルモータ用の制御ピンは利用可能なのです。機能追加を行う場合のピン配置はこれら未使用のものに対して行なわなくてはなりません。
また、他のシステムで配置されているハードシリアル通信線（ ＲＸ 受信信号線，ＴＸ 送信信号線）の信号ピンＤ２，Ｄ３は、このハード構成ではシールドのモータの制御（ステップ、回転）信号に使われていますから使用することができなくなっています。
そのため、ハードシリアル通信線（ＲＸ：受信信号線，ＴＸ：送信信号線）の信号ピンを新たに設定しなくてはなりません。ピンは当然のことながら空きポートが対象になるのですが、できる限りモータ等の出力信号ピンに隣接してシールド上に出ているほうが好ましいのです。このことから、使用できそうなピンはＤ４，Ｄ７のペアか、Ｄ１１，Ｄ１２のペアのいずれかということになります。どちらの組み合わせでも本来かまわないのですが、他のシステムとの整合性からＤ４，Ｄ７のペアの信号ピンを使用することにします。これらの信号ピンの出力位置は、Ｘ，Ｙモータ制御ピンのすぐ横に位置していますから、結線的にも好ましい位置にあります。（Ｄ１１，Ｄ１２の信号ピンはこれらの反対側の基板位置にあります）
表 最も単純な赤道儀コントローラのピン定義例
<Arduinoピン番号> <表記> <操 作 仕 様>
デジタル ピン０ Ｄ０ シリアル通信 ＲＸ 受信信号線
デジタル ピン１ Ｄ１ シリアル通信 ＴＸ 送信信号線
デジタル ピン２ Ｄ２ Ｘ軸 ステップ信号：Ｘ軸回転ステップ信号出力ポート
デジタル ピン３ Ｄ３ Ｙ軸 ステップ信号：Ｙ軸回転ステップ信号出力ポート
デジタル ピン４ Ｄ４ ハードシリアル通信 ＲＸ受信信号線（Ｚ軸ステップ信号）
デジタル ピン５ Ｄ５ Ｘ軸 回転方向信号： Ｘ軸回転方向信号の出力ポート
デジタル ピン６ Ｄ６ Ｙ軸 回転方向信号： Ｙ軸回転方向信号の出力ポート
デジタル ピン７ Ｄ７ ハードシリアル通信 ＴＸ送信信号線（Ｚ軸回転方向信号）
デジタル ピン８ Ｄ８ イネーブル信号：Ｈｉｇｈ信号で全機能が有効になります
デジタル ピン９ Ｄ９ 未使用：Ｘ軸 エンドストップ：Ｘ軸の終端位置に達した
デジタル ピン１０ Ｄ１０ 未使用：Ｙ軸 エンドストップ：Ｙ軸の終端位置に達した
デジタル ピン１１ Ｄ１１ 未使用：Ｚ軸 エンドストップ：Ｚ軸の終端位置に達した
デジタル ピン１２ Ｄ１２ 未使用：スピンドルモータ イネーブル信号
デジタル ピン１３ Ｄ１３ 未使用：スピンドルモータ 回転方向
アナログ ピン０ A0/D14 未設定：アボート信号・デジタル信号の他用途で使用可能
アナログ ピン１ A1/D15 未設定：ホールド信号・デジタル信号の他用途で使用可能
アナログ ピン２ A2/D16 未設定：レジューム信号・デジタル信号の他用途で使用可能
アナログ ピン３ A3/D17 未設定：クーラント信号・デジタル信号の他用途で使用可能
アナログ ピン４ A4/D18 未設定：アナログ／デジタル信号の他用途で使用可能
アナログ ピン５ A5/D19 未設定：アナログ／デジタル信号の他用途で使用可能
ＧＮＤ 共通ＧＮＤ信号
Ａｒｄｕｉｎｏ： Ｐｉｎ４，Ｐｉｎ７ ------- ハードシリアル信号 使用予定
Ｐｉｎ９～Ｐｉｎ１９------- 未使用，任意機能の設定可能
＊ステッピングモータの制御はモータシールドからの出力ピンで制御します。
更にメイン電源はＵＳＢコントローラから供給されます。
＜ Arduino Megaの最も単純な赤道儀コントローラの実体結線図 ＞
Ａｒｄｕｉｎｏ Ｍｅｇａボードの上にステッピングモータシールドが積み重ねられており、シールドはＭｅｇａのボートのＵｎｏと互換部分上にスタックされてピン接続されてています。
Ｍｅｇａ ボードはＵｎｏよりも幾分サイズが大きくなっています。
この形式の制御装置は最もシンプルな構成で製作も簡単です。表示装置とキー入力の機構がないことから、このままでは上位パソコンからの自動導入処理と追尾処理を行うだけになってしまいます。もちろん、上位アプリケーションにある手動回転ボタンを使用したソフト的な赤動機の回転操作は可能です。
ＬＣＤ付きのハンドコントローラをシリアルで本装置につないだ時は、赤道儀の赤経・赤緯両軸の回転操作をハンドコントローラ上のボタンて行うことができるようになります。
Ａｒｄｕｉｎｏ Ｍｅｇａボードとの組み合わせの最大の利点は、プログラム用のフラッシュ領域が大きく、ＥＥＰＲＯＭ利用域も拡大していることです。このため、Ｕｎｏにあるようなシステム開発におけるファームサイズの制約がなくなり、様々な機能追加が可能になります。
Ｅ－Ｚｅｕｓシステムではオブジェクトサイズそのものが比較的小さいので、このメモリの問題はありません。しかし、ＬＸ２００システムではコントローラ側で行なう処理が多いために、ｒｄｕｉｎｏ Ｕｎｏを採用するシステムでは天体の自動導入と追尾の機能しか提供できません。
８．４．２ ＤＦｒｏｂｏｔ ＬＣＤシールドとキースイッチ制御
ＡｒｄｕｉｎｏのＬＣＤシールドには、下図 に示すようなタクトスイッチ形式の入力スイッチのあるものがあります。このボタンはタクトスイッチと抵抗で構成された入力電圧の検出によりキー判定を行うものです。５Ｖ電源とＧＮＤの間には所定の抵抗が直列に入れられ、その抵抗間にそれぞれ各ボタン端子が入り、Ｒ２の終端にアナログＡ０ピンが接続されています。
キースイッチは５つあり、便宜上RIGHT(右),LEFT(左),UP(上),DOWN(下),SERECT(選択)というように表記付けされていますが、実質的な機能には何ら規定はありませんからユーザが任意の処理をしても良いということは言うまでもありません。要するに、キーボタンの位置を示す必要性からこれらの名前が付けらりたものと思えばよいのです。
さて、図 のＡ／Ｄ変換回路にあるように各キーボタンが押されると、ＶＣＣに対してＲ２と各ボタンまでの抵抗値で分圧された所定の電圧がＡ０にかかります。ＬＣＤシールド用のファームウエアはこのときのＡ０にかかる電圧をＡ／Ｄ変換したデジタル値からボタン位置を検出するわけです。その時のキーボタンのデジタル値は抵抗の組み合わせで確定検出の値が異なることになります。
図 ＤＦｒｏｂｏｔ ＬＣＤシールドの形状と拡張端子の形態
＜ ＬＣＤシールドとキースイッチのピン配置 ＞
＜ＬＣＤシールド Ｖｅｒ．１．１のＡ／Ｄ変換回路＞
＜ＬＣＤシールド Ｖｅｒ．１．０ のデジタル変換値＞
RIGHT = 0
UP = R3 / (R2+R3)*1023 = 98
DOWN = (R3+R4) / (R2+R3+R4)*1023 = 254
LEFT = (R3+R4+R5) / (R2+R3+R4+R5)*1023 = 408
SELECT = (R3+R4+R5+R6) / (R2+R3+R4+R5+R6)*1023 = 639
＜ＬＣＤシールド Ｖｅｒ．１．１ のデジタル変換値＞
RIGHT = 0
UP = R3 / (R2+R3)*1023 = 330 / (2330)*1023 = 144
DOWN = (R3+R4) / (R2+R3+R4)*1023 = 950 / (2950)*1023 = 329
LEFT = (R3+R4+R5) / (R2+R3+R4+R5)*1023 = 1950 / (3950)*1023 = 505
SELECT = (R3+R4+R5+R6) / (R2+R3+R4+R5+R6)*1023 = 5250 / (7250)*1023 = 740
ＬＣＤシールドＶｅｒ．１．０の抵抗値は不明ですが、Ｖｅｒ．１．１は仕様が分かりましたのでその値で実計算してみました。
この計算のようにシールドでＡ／Ｄ変換されたデジタル値は各ボタンとＧＮＤ間に入れられた抵抗の値により変化します。上図 には ＬＣＤシールド Ｖｅｒ．１．１のＡ／Ｄ変換回路図が載っていますが、この抵抗値から計算された各ボタン押下時のデジタル値が計算されています。
Ａｒｄｕｉｎｏのシールドは必ずしも仕様統一になっているわけではなく、デファクト（業界標準）的な機器のバージョン設計に準拠しているだけなので、メーカーによりこのデジタル値が若干異なっているかもしれません。特に互換機メーカのものは、オープンハードの回路図が標準的に使用されていても、個々の細かい仕様が規定されてはいませんから必ずしも同じ仕様で作成されているとはかぎりません。そのような場合には以下で示す＜ＬＣＤの表示とキースイッチのＡ／Ｄ変換値検査テスト＞スケッチで簡単にキースイッチの値を確認することができます。実際に使用するシールドのバージョンが分かっている場合でも、一度各キーの変換値を確認しておくとよいでしょう。
ＤＦｒｏｂｏｔのＬＣＤシールドは下表 で示す通り、Ａｒｄｕｉｎｏにスタックした場合のピン番号はＤ４からＤ７の４ピンを使用して表示データを４ビットずつ転送し、ピン番号Ｄ８からＤ１０まではＬＣＤの制御信号に使っています。Ａ０ピンは上述の５つのキースイッチ入力用に使用されています。それ以外の使用可能なピンについては、前図 で示すように基板上にそれらの信号がまとめて出力されています。
表 ＤＦｒｏｂｏｔのＬＣＤシールドのピン定義
<Arduinoピン番号> Ａ０ <機能> アナログ端子Ａ０
<詳細> 上下左右選択ボタン：Ａ０端子の電圧を１０ビットＡＤ変換した値Ａｄｎで入力されたキーを判定する。（１０ビット変換は０Ｖ～５Ｖを０～１０２３の値に変換する）
Ａｄｎ ＜５０（５０） ・・・・ ＲＩＧＨＴ（右）ボタンが押下された
Ａｄｎ ＜１９５（２５０）・・・・ Ｕｐ（右）ボタンが押下された
Ａｄｎ ＜３８０（４５０）・・・・ ＤＯＵＮ（下）ボタンが押下された
Ａｄｎ ＜５５５（６５０）・・・・ ＬＥＦＴ（左）ボタンが押下された
Ａｄｎ ＜７９０（８５０）・・・・ ＳＥＬＥＣＴ（選択）ボタンが押下された
Ｖｅｒ．１．１（Ｖｅｒ．１．０）での制御値を表しています
<Arduinoピン番号> Ｄ４～Ｄ７ <機能> ＤＢ４～ＤＢ７
<詳細> ４ビット転送時のデータビットポート
<Arduinoピン番号> Ｄ８ <機能> ＲＳ
データかコマンドセクション下の種別
<Arduinoピン番号> Ｄ９ <機能> イネーブル（ｅｎａｂｌｅ）
’１’：ＬＣＤ有効， ’０’：ＬＣＤ無効
<Arduinoピン番号> Ｄ１０ <機能> バックライト制御
バックライト輝度調整 ２５５（高輝度）～０：バックライトオフ
Ｄ／Ａ変換によって輝度の調整を行っている
<Arduinoピン番号> Ｄ０ <機能> ＲＸ（シリアル受信）
<詳細> 未接続：ＬＣＤシールドでは使用されていないデジタルポート。
図 に示すようにこれらのピンは、本シールドで使われていないＧＰＩＯピンが出力されている。前図の右上部に拡張用に７ピン（２．５４ピッチ）分がまとめて配置されている。
<Arduinoピン番号> Ｄ１ <機能> ＴＸ（シリアル送信）
<Arduinoピン番号> Ｄ２,Ｄ３
<Arduinoピン番号> Ｄ１１～Ｄ１３
<Arduinoピン番号> Ａ１～Ａ５ <機能> アナログ端子
<詳細> 未接続：ＬＣＤシールドでは使用されていないアナログポート。
図の右下部に拡張用の端子が５ピン（２．５４ピッチ）分が配置されている
Ａｒｄｕｉｎｏの良い点はこれらのポートを直接制御することなく、ＬＣＤライブラリとアナログ関数を使用することで間接的にシールドの操作を行うことができることです。様々なデバイスに対する組み込み的な処理手法は学べませんが、それでもとりあえず動くものは作ることでできます。
前述のシールドのキー入力によるＡ／Ｄ変換に関しても、押下キーの判別に関しても非常に簡単な方法でおこなうことができます。入力されたキーはシールドからのＡ０ピンに印加する電圧として認識され、その電圧をＡ／Ｄ変換した値をanalogRead()関数を使用して取得した後にその値の大きさでキー判定を行います。
analogRead()関数を使用した例が関数仕様に示されており、このプログラムによるキー入力のＡ／Ｄ値が前表のＬＣＤシールド Ｖｅｒ．１．０のデジタル変換値で示された値です。このシールドは互換シールドでかつやや古いもののようなのでこのような結果になりました。現在販売中のシールドにおけるキー入力の値はＬＣＤシールド Ｖｅｒ．１．１のデジタル変換値で示す値になっています。
<関数の機能> 指定したアナログピン（ｐｉｎ）からデジタル変換された値を読み取ります。
Ａｒｄｕｉｎｏボードは６チャネル(ｍｉｎｉは８チャネル、Megaは１６チャネル)の１０ビットＡ／Ｄコンバータを搭載しています(ADはAnalog to Digitalの略)。
これにより、０から５ボルトのアナログ入力電圧を０から１０２３のデジタル数値に変換することができます。分解能は1変換単位あたり４．４mVとなります。
また、変換処理にかかる時間は約１００μ秒(0.0001秒)で、つまり、毎秒1万回が読み取りレートの上限ということになります。
<構文> ａｎａｌｏｇＲｅａｄ(ｐｉｎ)
<引数> pin : アナログ電圧の読み取りに使いたいデジタルピンの番号を整数で指定します。
ほとんどのＡｒｄｕｉｎｏボードでは0から5が有効な数値です。
Ａｒｄｕｉｎｏ ｍｉｎｉのようなQFPタイプのATmega168を搭載しているボードでは、０から７のピン番号が有効です。
<戻り値> ０から５ボルトのアナログ入力電圧が、デジタル変換された０から１０２３までの整数値
< 使 用 例>
// ＬＣＤの表示とキースイッチのＡ／Ｄ変換値検査テスト
// キーが押されている間だけそのキーのＡ／Ｄ変換値が表示されます
// create by Unicof Y. Odanaga 2015/09/29
#include <LiquidCrystal.h>
// ＬＣＤ制御ピンの設定
LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7);
// 入力キーデータ
int pre_keyin = 0; // 直前キーデータ
int adc_keyin = 0; // 入力キーデータ
void setup()
{
lcd.begin(16, 2); // １６文字×２行に設定
lcd.setCursor(0,0); // カーソル（描画開始）位置
lcd.print("LCD Key ADC Test"); // LCD表示 "LCD Key ADC Test"
pre_keyin = analogRead(0); // Ａ０データ読み込み（初期値）
}
void loop()
{
delay(50); // ５０ｍＳ 遅延
adc_keyin = analogRead(0); // Ａ０データ読み込み
lcd.setCursor(0,1); // ０文字、一行目カーソル移動
if (pre_keyin != adc_keyin ) {
lcd.setCursor(0,1); // ０文字、一行目カーソル移動
lcd.print(" "); // 行クリア
lcd.setCursor(0,1); // ０文字、一行目カーソル移動
//
if (adc_keyin > 1000) {
lcd.print("Non key "); // キー
} else {
lcd.print("Push key "); // キー押下
}
lcd.print(adc_keyin); // Ａ０データ読み込み値の表示
pre_keyin = adc_keyin; // 直前読み込みデータの設定
}
}
<関数の機能> 指定したアナログピン（ｐｉｎ：パラメータの項を参照する）に所定のデューティー値（ｖａｌｕｅ：パラメータの項を参照）でアナログ信号を出力します。
下記の例にあるようにＬＥＤのバックライト輝度の増減やアナログモータの回転制御に利用することができます。
アナログピンの電圧はＰＷＭ操作によりデューティーで指定された電圧の矩形波を出力し続けます。
大方のアナログピンＰＷＭ信号の周波数はおよそ４９０Ｈｚです。
ただし、ピン番号５，６のＰＷＭ信号の周波数はおよそ９８０Ｈｚです。
Ｌｅｏｎａｌｄのピン番号３，１１のＰＷＭ信号の周波数はおよそ９８０Ｈｚです。
通常、ピンはデジタルピンとして扱われますのでアナログ出力を行う様にピン設定を行う必要がありますが、このコマンドを使用する限りピン機能の設定関数ｐｉｎＭｏｄｅ（）を使用しなくても良いので便利です。
<構文> ａｎａｌｏｇＷｒｉｔｅ( ｐｉｎ， ｖａｌｕｅ )
<引数> pin : アナログ電圧の出力に使いたいデジタルピンの番号を整数で指定します。
Ａｒｄｕｉｎｏボードに搭載されたＭＰＵにより有効なピン値は異なっています。
・ＡＴｍｅｇａ８の場合は、ピン番号９，１０，１１が使用できます
・ＡＴｍｅｇａ１６８の場合は、ピン番号３，５，６，９，１０，１１が使用できます
・ＡＴｍｅｇａ３２８の場合は、ピン番号３，５，６，９，１０，１１が使用できます
・ＡＴｍｅｇａ Ｍｅｇａの場合は、ピン番号２～１３が使用できます
Ａｒｄｕｉｎｏ Ｄｕｅボードににおいてはピン番号２～１３の他にＤＡＣ０とＤＡＣ１がサポートされ、これらのポートはＰＷＭ操作ではなくＤＡ(Digital to Analog)アナログコンバータによる純粋なアナログ出力が可能になっています。
Value : ＰＷＭ操作のデューティー比で、電源電圧が５Ｖの場合は０（０Ｖ）から２５５（５Ｖ）までの値を指定できます。電源電圧が３．３Ｖの場合は０（０Ｖ）から２５５（３．３Ｖ）の値として電圧出力されます。
<戻り値> なし
<使 用 例 >
//-----------------------------------------------------------------
// ＬＣＤの表示とキースイッチのＡ／Ｄ変換値検査テスト
// キーが押されている間だけそのキーのＡ／Ｄ変換値が表示されます
// ＵＰキーでＬＣＤの輝度が増加するように動作します
// ＤＯＵＮキーでＬＣＤの輝度が減少するように動作します
// created by Unicof Y. Odanaga 2015/10/01
//-----------------------------------------------------------------
#include <LiquidCrystal.h>
//-----------------------------------------------------------------
// ＬＣＤ制御ピンの番号設定
#define BACKLIGHT 10 // Minimum Back light ADC count
#define RIGHT_KEY 1 // Key No. RIGHT KEY
#define UP_KEY 2 // Key No. UP KEY
#define DOWN_KEY 3 // Key No. DOWN KEY
#define LEFT_KEY 4 // Key No. LEFT KEY
#define SELECT_KEY 5 // Key No. SELECT KEY
#define NONE_KEY 0 // Key No. NON KEY
//-----------------------------------------------------------------
// LCD Version 1.00 or 1.1
#define LCD_VERSION 100 // シールドのバージョン
#define ACD_NONE_KEY 1000 // キーが押されないときの検査値
#if LCD_VERSION == 100
#define ACD_RIGHT_KEY 50 // Ver. 1.00 ADC count of RIGHT KET
#define ACD_UP_KEY 195 // Ver. 1.00 ADC count of UP KET
#define ACD_DOWN_KEY 380 // Ver. 1.00 ADC count of DOWN KET
#define ACD_LEFT_KEY 555 // Ver. 1.00 ADC count of LEFT KET
#define ACD_SELECT_KEY 790 // Ver. 1.00 ADC count of SELECT KET
#else
#define ACD_RIGHT_KEY 50 // Ver. 1.10 ADC count of RIGHT KET
#define ACD_UP_KEY 250 // Ver. 1.10 ADC count of UP KET
#define ACD_DOWN_KEY 450 // Ver. 1.10 ADC count of DOWN KE
#define ACD_LEFT_KEY 650 // Ver. 1.10 ADC count of LEFT KET
#define ACD_SELECT_KEY 850 // Ver. 1.10 ADC count of SELECT KET
#endif
//-----------------------------------------------------------------
//LCD pIN select
LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7);
//-----------------------------------------------------------------
// 入力キーデータ
int brightness = 255;//バックライト輝度
int pre_keyin = 0; // 直前キーデータ
int adc_keyin = 0; // 入力キーデータ// read the buttons
int LCD_Keyin()
{
int keytype;
//
adc_keyin = analogRead(0); // Ａ０データ読み込み
lcd.setCursor(0,1); // ０文字、一行目カーソル移動
if (pre_keyin != adc_keyin ) {
lcd.setCursor(0,1); // ０文字、一行目カーソル移動
lcd.print(" "); // 行クリア
lcd.setCursor(0,1); // ０文字、一行目カーソル移動
//
if (adc_keyin > ACD_NONE_KEY) {
lcd.print("None key "); // キー
keytype = NONE_KEY;
} else {
lcd.print("Push key "); // キー押下
if (adc_keyin < ACD_RIGHT_KEY) {
keytype = RIGHT_KEY;
} else if (adc_keyin < ACD_UP_KEY) {
keytype = UP_KEY;
} else if (adc_keyin < ACD_DOWN_KEY) {
keytype = DOWN_KEY;
} else if (adc_keyin < ACD_LEFT_KEY) {
keytype = LEFT_KEY;
} else {
keytype = SELECT_KEY;
}
}
lcd.print(adc_keyin); // Ａ０データ読み込み値の表示
pre_keyin = adc_keyin; // 直前読み込みデータの設定
}
return( keytype );
}
//-----------------------------------------------------------------
void setup()
{
lcd.begin(16, 2); // １６文字×２行に設定
lcd.setCursor(0,0); // カーソル（描画開始）位置
lcd.print("LCD BL Test "); // LCD表示 "LCD Key ADC Test"
pre_keyin = analogRead(0); // Ａ０データ読み込み（初期値）
analogWrite(BACKLIGHT, brightness);
lcd.setCursor(12,0); // カーソル（描画開始）位置
lcd.print( brightness ); // LCD表示 輝度値表示
}
//-----------------------------------------------------------------
// バックライトの輝度調整テスト ＆ 入力キーＡＤＣ変換値表示
//
void loop()
{
delay(200); // 遅延
switch ( LCD_Keyin() )
{
case RIGHT_KEY:
break;
case UP_KEY :
brightness += 10;
if (brightness > 255) brightness = 255;
analogWrite(BACKLIGHT, brightness);
lcd.setCursor(12,0); // カーソル（描画開始）位置
lcd.print( " " ); // データ消去
lcd.setCursor(12,0); // カーソル（描画開始）位置
lcd.print( brightness ); // LCD表示 輝度値表示
break;
case DOWN_KEY :
brightness -= 10;
if (brightness < 10) brightness = 10;
analogWrite(BACKLIGHT, brightness);
lcd.setCursor(12,0); // カーソル（描画開始）位置
lcd.print( " " ); // データ消去
lcd.setCursor(12,0); // カーソル（描画開始）位置
lcd.print( brightness ); // LCD表示 輝度値表示
break;
case LEFT_KEY : break;
case SELECT_KEY : break;
default: break;
}
}
ａｎａｌｏｇＷｒｉｔｅ（）関数を用いることで、ピン位置はＭＣＵにより固定されていますが、デジタル情報値をアナログ信号電圧に変換して出力することができます。アナログ信号はこの関数の第２パラメータｖａｌｕｅ変化させることで特定な電圧の矩形信号を出力し続けることができます。概ねｖａｌｕｅ値（０～２５５）で電源電圧を分割した値の電圧をこれらのピンに出力することができます。上記ａｎａｌｏｇＷｒｉｔｅ（）関数の使用例はキーＵＰとＤＯＷＮに合わせてこの電圧変化によりＬＣＤのバックライト輝度を増減するようにプログラムされています。これはＬＣＤシールドのバックライト調整信号線がピン番号１０に接続されているために可能となっています。天体観測における機器のライト制御は必要なことなので、そのような機能として利用法することができそうです。
また、アナログ系のモータは電圧制御により回転速度を変化させることができますから、この機能を使ってモータ回転制御を行うことができます。
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