【詳細解説】RP2350マイコンのインターフェースとその活用方法

Arm CPU 組込

RP2350は、Raspberry Pi Picoと同じくRP2040チップをベースにしたマイコンであり、特に組み込みシステムでの使用を意識した設計がされています。本記事では、RP2350のインターフェースに関する詳細な解説を行い、開発者がこれを最大限に活用できるように紹介していきます。

🚀 RP2350マイコンの特徴

RP2350は、デュアルコアARM Cortex-M0+を搭載し、優れた処理能力と低消費電力を兼ね備えたマイコンです。主に教育用や小型組み込み機器での利用が進んでいますが、複数の通信インターフェースや周辺機器の接続にも対応しており、以下のような特徴があります。

  • 最大133MHzのクロック速度

  • 264KBのSRAM、2MBのフラッシュメモリ

  • 26個のGPIOピン

  • 2つのSPI、2つのI2C、2つのUARTインターフェース

これらのインターフェースは、さまざまなセンサーやアクチュエーター、ディスプレイ、通信モジュールとの接続をサポートしています。

💡 RP2350の主なインターフェース

RP2350マイコンは、豊富なインターフェースをサポートしており、これにより柔軟な組み込みシステムの構築が可能です。以下では、主要なインターフェースについて説明します。

1. GPIO（汎用入力出力ピン）

RP2350は、最大26個のGPIOピンを持ち、これらを使用して外部機器とのデジタル通信を行うことができます。GPIOは以下の用途に利用できます。

  • デジタル入力：スイッチ、センサーなど

  • デジタル出力：LED、モーター、リレーなど

  • PWM出力：モーター制御、音の生成など

  • アナログ入力（ADC）：センサー入力（0V〜3.3V）

これにより、簡単なロボット制御から高度なセンサーシステムまで、様々なアプリケーションが可能になります。

2. I2C（インターインテグレーテッド・サーキット）

RP2350は、最大2つのI2Cバス（Inter-Integrated Circuit）をサポートしています。I2Cは、複数のスレーブデバイスとマスターでデータをやり取りするための通信プロトコルで、主に以下の機器で使用されます。

  • センサー（温度、湿度、加速度など）

  • LCDディスプレイ

  • RTC（リアルタイムクロック）

  • EEPROMメモリ

I2Cは、複数のデバイスをシリアル接続するため、配線が少なく済み、低速の通信に最適です。RP2350のI2Cピンは、デバイスの設定や制御に利用できます。

3. SPI

RP2350には、最大2つのSPIバス（Serial Peripheral Interface）が搭載されています。SPIは、高速なデータ転送が可能で、主に以下のような用途で使われます。

  • フラッシュメモリ（データ保存用）

  • ディスプレイモジュール

  • センサー

  • SDカードインターフェース

SPIは、クロック、データ、選択線（CS）の3つの信号線を使用して通信します。高速な通信が可能なので、リアルタイムでデータを取得したり、大容量のデータを扱う場合に最適です。

4. UART（ユニバーサル・非同期・受信送信器）

RP2350には、最大2つのUARTインターフェースが搭載されています。UARTは、シリアル通信の一つで、以下の用途で利用されます。

UARTはデータ通信を非同期で行い、一般的にはRS-232などでよく利用されています。RP2350のUARTは、ピン設定とデータの読み書きが簡単に行えます。

5. PWM（パルス幅変調）

RP2350は、複数のGPIOピンでPWM（パルス幅変調）をサポートしています。PWMは、信号のオン・オフの周期を変化させてアナログ信号のような動作をさせる技術です。

  • モーター制御

  • LEDの明るさ調整

  • 音の生成

PWMは、デジタル回路でもアナログ信号の制御ができるため、非常に多くの組み込みシステムに使われています。

⚙️ インターフェースの設定方法

RP2350のインターフェースを利用するための基本的な設定方法は、Pico SDKを利用します。例えば、SPI通信を設定する場合の簡単なコード例は以下のようになります。

SPI通信設定例（C/C++）

c
#include "hardware/spi.h"
#include "pico/stdlib.h"
#define SPI_PORT spi0
 
int main() {
 　// SPI設定
 　spi_init(SPI_PORT, 1000000);
 
　// 1MHzのクロック設定
　gpio_set_function(15, GPIO_FUNC_SPI); // MISO
　gpio_set_function(14, GPIO_FUNC_SPI); // MOSI
　gpio_set_function(13, GPIO_FUNC_SPI); // SCK
　gpio_init(16);
　gpio_set_dir(16, GPIO_OUT); // チップセレクト
 
　uint8_t tx_data = 0x55; // 送信データ
　uint8_t rx_data;
 
　while (true) {
　　gpio_put(16, 0); // チップセレクトを低に
　　spi_write_read_blocking(SPI_PORT, &tx_data, &rx_data, 1); // データ送受信
　　gpio_put(16, 1); // チップセレクトを高に
　　sleep_ms(500);
　}
}

このコードは、RP2350でSPI通信を初期化し、データを送受信するシンプルな例です。

💡 まとめ

RP2350は、複数のインターフェースを搭載しており、開発者に対して強力な柔軟性を提供します。GPIOからSPI、I2C、UART、PWMまで、さまざまな周辺機器との接続を簡単に設定できるため、センサーや通信機器との連携が非常に簡単に行えます。

これにより、RP2350は教育用プロジェクト、DIYハードウェア、ロボット、IoT機器など、あらゆる組み込みシステムで活躍します。次回は、RP2350を使用した実際のアプリケーションを紹介しますので、ぜひお楽しみに！