自作のコントローラーでゲームをプレイしてみよう (4；補足)

こんばんは、Reveです。
技術担当です。
前回の課題なんてものもありましたが、それはおいて
今日は前の記事で説明していない部分を補足したいと思います。
（部品の説明）
初めて電子工作された方にとっては全てが未知のものではありますが、
まず、Arduinoに関して基本的な説明をしましょう。
Arduinoから伸びている足を「ピン」とよび、他の電子部品とつながる端子となります。ここで入出力や通信といったすべての処理を行います。
ピンは基本的に、以下の2種類に分かれます。中には特殊な機能を持つピンもありますが、おいおい解説していきます。
・入出力ピン：電圧の入出力を行う。擬似的に電圧の大きさを測定すること(AD変換)や、電圧を調整しての出力(PWM)も可能
・電源ピン：電源に関わるピンで、主に電源電圧とグランドの2種類がある。電源に既定の電圧をかけることで動作する
続いて、回路の土台となる「ブレッドボード」を解説したいと思います。
ブレッドボードは、はんだ付けをせずに電子回路を制作するための基板のようなものですが、
実はボードの穴のいくつかは電気的につながっており、中央にある格子状の穴は縦5個で1列をなし、両端は横に1列ずつ連続しています(別のパターンもあります)。
つまり、下の図のように穴がまとまって接続されています。

そのため、列のどこか1か所に部品を挿すと、同じ列にあるほかの穴もその部品と接続していることになります。
通常は、両端の列を電源用に利用し、中央に部品を挿して回路を構成するように使われます。
離れた箇所をジャンプワイヤーやジャンパーピンでつなげば回路が完成するのです。
そして、もう一つ解説したいのが「タクトスイッチ」です。
部品を見ただけでもこれが小さいボタンであることがお分かりかと思いますが、部品の足は果たしてどうなっているのでしょうか。
それを図で表すと、下のようになります。

平行線上の同じ側にある足がそれぞれ電気的につながっており、ボタンを押すと両側がボタンを介して接続されます。
と、ここまで部品の解説をしたところで、いよいよ回路の解説に入りたいと思います。

（回路について）
早速、回路の全体図を見てみましょう。回路自体は非常に簡単な構成です。

Arduinoにスイッチを1つ付けただけのものですが、実はArduinoの中で少し設定を凝らしています。
それは、Arduinoの入力端子と電源(5V)が抵抗を介して接続されているのです。
何故そのような設定がされているのでしょう。そして、そんな設定が可能か疑問かと思います。
ここでプルアップの話をしましょう。
プルアップとは、端子を電源電圧と抵抗を介して接続し、普段の状態を常に電圧が入力されている(HIGH)状態
にすることを意味します(ちなみに、グランドと接続することをプルダウンと言います)。
何故、そのような回路構成が必要かというと、
実は入力端子に何も接続していない(オープンな)状態だと、端子の入力が不安定となって誤作動の恐れがあるのです。
誤作動を防ぐために、スイッチが押されていない状態でも端子が常に安定した状態になるよう、抵抗を介して電源と接続します。
実は、Arduinoにはプログラムで入力端子がプルアップするように設定することができます。
pinMode関数を呼び出したときの、INPUT_PULLUPという定義はこのためです。
プルアップの理由をお分かりいただいたところで、回路の動作を見ていきましょう。
まず、スイッチが押されていない場合は抵抗を介して入力ピンと電源が接続されているため、入力はHIGH(電圧がかかっている)状態になります。

次に、スイッチが押された場合をみましょう。
スイッチが押されると、グランドと入力ピンが直結するため入力もLOW(電圧がかかっていない)状態になります。
電源とグランドがつながるのは危険なのでは、とお気づきの方もいるかも知れませんが、電源とグランドの間には抵抗があって電流が制限されるためショートにはなりません。

と、大まかに動作を説明してみました。
(まとめ)
ここで、今まで解説したことをまとめてみましょう。
・Arduinoは、「ピン」と呼ばれる端子で入出力処理をする
・ブレッドボードとタクトスイッチの内部
・プルアップで端子への入力を安定させる
・Arduino内部でプルアップ
・回路の動作
分かりづらい部分がありましたらすみません。もしご質問があれば、極力お答えできればと思います。
それでは、次回の記事であの「課題」についてお答えしたいと思います。
では(・ω・)ﾉｼ