マイコンの電源は電池で供給する場合もありますが、ここでは交流電源から電源電圧を供給することについて解説していきます。

標準的なマイコン電源電圧であるDC3.3Vを供給する場合の構成についてみていきます。マイコンのなかにはスマホのようなポータブル機器向けに乾電池一本分のDC1.5V付近で動作するものもあるようです。

日本国内の場合は一般的な電源は交流AC100Vですので、まずAC100Vの電圧を下げて直流に変換する装置（AC-DCコンバータ）が必要です。AC-DC コンバータ はスイッチングレギュレータタイプが主流で、入力電圧を大幅にさげると同時に交流から直流に変換するデバイスです。家電製品に付属のACアダプタもこれにあたります。

マイコンだけを使用する場合にはマイコン電源電圧近くまで直接スイッチングレギュレータで電圧を落とし、例えばDC５Vをつくることもありますが、ここでは 市販のセンサ等用電源のようなマイコン電源電圧よりも高い電圧が必要な場合も考えて、中間のDC12VやDC24Vの電源をつくることにします。

次に中間のDC12VやDC24Vの電源 をマイコン電源近くまで落とすためにDC-DCコンバータという部品を使用します。このDC-DCコンバータも原理はスイッチングレギュレータと同じもので直接マイコン電源のDC3.3をつくってもよさそうなのですが、スイッチング・レギュレータで発生するノイズを考慮して、リニアレギュレータと呼ばれる部品を更に1段追加して使用することにします。

ダイオードとの組み合わせによる半波または全波整流回路と平滑コンデンサを組み合わせた方式や負荷に直列にトランジスタなどの素子で負荷電圧をコントロールするシリーズレギュレータ方式があります。 これらは交流入力電源をトランスを介して降圧してからダイオードブリッジによる整流するところまでは共通です。

最も簡易的な直流電源です。チョークコイルと平滑コンデンサで出力電圧をならしても多少変動リプル分は残っています。

前述の回路に負荷電圧が常に一定になるようにフィードバック素子を設けてコントロールしています。この方式の直流安定化電源はとても安定しておりノイズが発生しないなどの長所がありますが、トランスを使用していますので電圧の降下分が損失となりサイズがやや大きくなります。

俗にスイッチングレギュレータ、スイッチングパワーサプライやACアダプタとよばれるもので今や家庭でも目につかないことがないほどありふれたデバイスです。樹脂でモールドされたものは比較的小さな容量で家電製品にも付属するもので、産業機器用のものは容量も大きなものが選択でき、放熱も考慮した金属製のフレームとなっています。

このスイッチングパワーサプライは商用電源を入力として半導体のスイッチング素子でいわばパルス幅変調PWM(Pulse Width Modulation)の原理で平均電圧をコントロールしているものです。このため、リニアレギュレータ方式では降圧のためにトランスを使用するのに対して、スイッチング方式ではトランスを用いなくても降圧できるため、サイズを小さくでき、軽量化も図れるのが特徴です。最大の特徴はリニアレギュレータ方式に比べ発熱が小さく、効率が高いことです。

反面、高速でスイッチング動作させることによる高調波のノイズが発生し、出力電圧にもリップルとして現れ、入力側にも悪影響をおよぼしますので、しっかりしたノイズ対策が必要な場合があることを理解して使用します。

マイコンに限らずスイッチングパワーサプライを選定する際のポイントは、負荷側で最大どれくらいの容量（電流）が必要かを算定しておき、不足しない大きめなものを選ぶようにしましょう。

直流電圧をマイコン電源近くまで落とすためにはDC-DCコンバータという部品を使用します。このDC-DCコンバータは直流を直流に変換するスイッチング方式で降圧のみならず昇圧ができるタイプもあります。変換したい電圧差があまり大きくない場合は、次に説明するリニアレギュレータ（三端子レギュレータ）と呼ばれる部品が安価で気楽に利用できるのですが、電圧差が大きい場合には負荷で使用できうる最大電流による発熱を考慮してDC-DCコンバータを使用するのが無難です。

DC-DCコンバータはいろいろなメーカーから製品がだされていますが、入力と出力が電気的に絶縁しているタイプやリニアレギュレータと互換製のあるピン配置のタイプもあります。

前者の絶縁DC-DCコンバータは入力側を出力側から電気的に切り離すことで安全製を確保したり、ノイズ対策とすることができます。後者の DC-DCコンバータ はリニアレギュレータと互換性があるので発熱等で不安がある場合に簡単に置き換えることができます。三端子レギュレータの感覚で、例えば、入力DC24V/出力DC5Vのような大きな降圧差がある場合で出力に500mAほどの負荷電流をとれるものでも放熱板なしで使えるところが便利です。

一般に三端子レギュレータと呼ばれる定電圧回路を簡単に構成するための電子部品です。このうち入力電圧と出力電圧の差が小さくても(１V程度）動作するタイプはLDO（Low Drop Out)レギュレータと呼ばれています。スイッチングレギュレータ、DC-DCコンバータおよびPCのUSB電源などによる直流電源を入力としてマイコン仕様にあった電源電圧出力をつくるのに使われます。

入力と出力の関係がリニアつまり線形であることからリニアレギュレータと呼ばれています。入出力間に負荷電圧をコントロールする素子が直列で構成されていることからシリーズレギュレータとも呼ばれます。

リニアレギュレータは入出力の電圧差が大きいと損失も大きくなることから発熱も大きくなるものですが、スイッチングレギュレータのような高速スイッチングを行っていないためノイズが発生しなく出力電圧はとても安定しています。特にLDOでは入出力の電圧差が小さくても動作するため、マイコンの電源用として最適です。

使用するにあたってはレギュレータの機能を安定させるために入力側、出力側の各端子とGND間にコンデンサを付加します。

何らかのトラブルで出力側に発生したサージ分を入力側に逃がしてレギュレータを破壊から守るために保護ダイオードを付ける場合もあります。

マイコンを電池で駆動する場合は直接マイコンに接続するか、リニアレギュレータ（LDO)だけを使ってマイコン仕様の電源をつくります。LDOレギュレータを使用するとマイコン電源電圧に対して約１V以上高い入力電圧であることは必要ですが最低限の部品で電源回路が構成できます。

電源回路につきものの部品にコンデンサがあります。コンデンサといっても容量、耐圧、周波数特性などさまざまなタイプがありますが、電源周辺で使用するものではアルミ電解コンデンサ、タンタル電解コンデンサおよびセラミックコンデンサの３種類を知っておけばよいでしょう。

コンデンサの選定では種類、容量の他、耐圧、さらに周波数特性を考慮する場合もあります。特に高い周波数の用途では等価抵抗ESRや等価直列インダクタンスESLといったパラメータも重要となりますが、マイコンの電源用途ではそう神経質になるものではありません。

マイコンでの製品化するにあたっては電源周辺に仕様書に記載しているコンデンサを配置して電源を安定化させることが重要です。この役目のコンデンサは バイパス (デカップリング)コンデンサと呼ばれます。

スイッチングレギュレータ、DC-DCコンバータ、そしてリニアレギュレータを介してマイコン電源は作られるのですが、実際の回路にはプリントパターンなどが複雑に入り組んでいます。そのため、仕様通りの電源電圧をマイコンにあたえていて理論上では問題なくても、いろいろなノイズの影響などでマイコン電圧が不安定になることがありえます。

そこで、仕様書に記載されている容量のコンデンサをマイコンの電源端子のできるだけ近い位置に配置します。プラス側V_DDとGND側V_SSはマイコンによりますが、５組から10組程度あり、すべての組に0.1uF程度の周波数特性のよいセラミックコンデンサを細かな変動を抑える目的で配置します。

電源のおおもとには4.7uFから10uF程度のアルミ電解コンデンサ、タンタル電解コンデンサあるいはセラミックコンデンサを大きな変動を抑える目的で配置します。

最近のマイコンでは抵抗器RとコンデンサCで構成されるRC発振回路を内蔵していますので、マイコンの外部にわざわざ振動子を設けなくてもシステムクロックを内部クロックとして発生させることができます。

STM32マイコンでもシステムクロックに内部クロックを使用する設定にすると外付けの振動子を使用しなくても動作させることができ、部品点数を減らせることで、スペースやコストの節約が実現できる利点があります。

ただし、内部クロックは水晶振動子によるクロックに比べて周波数精度が劣ることに加え、製品ごとのばらつきや温度、動作電圧など周辺環境により周波数が変化することもあるため、アプリケーションにより使い分ける判断が必要です。

例えば、非同期式シリアル通信UARTなどは他の機器に同調させるために正確なクロックによるボーレートの設定が不可欠ですので精度の高い外部クロックを使用するのが無難です。

水晶振動子には従来のメタルパッケージのものと樹脂モールドパッケージによるものがあります。一昔まえのものに比べるとずっと安定して発振するものですが、電源電圧が低いアプリや電圧変動があるようなアプリでは注意が必要です。

一般的なメタルパッケージの標準的な水晶振動子であれば物理的なサイズの余裕もあるので比較的安定していますが、表面実装タイプ（SMD)でサイズの小さいものなどを使用する場合は十分な検証が必要かもしれません。

外部クロックには水晶振動子の他にセラミック振動子と呼ばれるものもあります。これは水晶振動子と同じく機械的な共振によるもので周辺温度などの影響を受けにくく水晶振動子に比べると多少精度は下がりますが内部クロックによるものよりも精度は高いものです。

セラミック振動子によるクロックは水晶振動子によるものと内部発振回路によるものの中間的なもので、安価なうえに、発振回路に必要なコンデンサを内蔵している３端子タイプを使用すると気楽に選定できます。

３端子タイプでは上図の点線で囲んだ部分を一つの部品に置き換えることができるので省スペースも図れます。

水晶振動子やセラミック振動子は電圧を与えて機械的な共振を発生させるタイプですので、パラメータ選定に誤りがあったり、マイコンとの相性が良くない場合にはクロックが停止してしまうことがないとは言えません。

そこで、振動子ではなく発振回路が内蔵した発振器を振動子の代わりに接続する方法もあります。部品の単価は上がり、サイズも大きくなりますが電源入力だけでパルスを発生する確実な方法であるといえます。発振器出力をマイコンの外部クロックの入力側（STM32マイコンではOSC_IN）に接続するだけです。

STM32F1xxシリーズのファームウェアではデフォルトで8MHzの外部クロックを使用することになっています。そのため、Nucleoボードを始め、多くの評価基板では8MHzの水晶振動子を使用していることが多いです。

例外的に、STM32F103VEを搭載したSTBeeボードでは12MHzの水晶振動子が搭載されていますので、設定し直さなければ例えば、シリアル通信などではボーレートが他の機器とは合わなくなってしまいます。そこで、外部クロックの周波数を変更する箇所を見ていきましょう。

外部クロック周波数はstm32f10x.h内でHSE_VALUEと定義されていますので、この値をデフォルトの80000000から使用する周波数、例えば12MHzの場合は12000000に変更すればよいだけです。

プログラム転送も無事完了したところで組み込みシステムとしてハードウェアで構成した実機でプログラム動作をチェックします。プログラミングに精通しているひとにとっては改めて解説する必要はないと思いますが、デバッグというものです。あまりプログラムサイズが大きくなるとデバッグも大変であることから区切りのよいところで行うようにするのがよいです。

単機能で単純なプログラムであればこの段階でほぼ完成なのですが、ある程度多機能で複雑なアプリケーションにおいては設計で想定した機能が正常に実施されているかを確認する作業が必要です。この作業がいわゆるデバッグ作業と呼ばれるものです。

デバッグはとても地味で繊細で根気がいる作業です。自分との戦いでもあります。一つを解決するのに数日かかることもあります。プログラムは論理的に構成するデジタル技術なのでたった1文字の間違いでも正常に動作しません。バグには必ず原因がありますので頑張って追求してください。

そこで筆者がデバッグ時にもっとも頼る方法はシリアルモニターと呼ばれるものです。これはUSARTシリアル通信が使用できるマイコンであれば簡単に実現できます。

シリアルモニター用にペリフェラルUARTを準備して、プログラム内でチェックしたい数値や文字などの情報をシリアル通信でPCへ出力して表示させるものです。この方法を使用するためにシリアル通信の使い方については慣れておく必要はありますが、結構重宝します。

ハードウェアで準備するのはマイコンとPCとをつなぐUART-USB変換ケーブルだけです。ケーブルUART側をマイコンに直結するので3.3V仕様のものです。PC側では汎用ターミナルソフトを準備しておき、シリアル通信でマイコンから送信した文字を表示させます。

他に、プログラムが正常に想定通りに進行しているかどうかを調べるために、ある条件分岐直後に何らかの出力（例えばLEDを点灯させるなど）を挿入して確認することも有効な手段です。

プログラムは絶対に記述したとおりにしか動作しないのですが、いろいろな条件の付け方が甘かったり、標準関数の使い方そのものの解釈が不十分であったりすることで想定通りに動作しないことも多々あります。

デバッグに行き詰まることもあるとは思いますが、原因は必ずあることを信じて妥協しないでください。

新規のプログラムを作成して、ビルドを行うと、大概は文法エラー、コンパイラエラーやリンクエラーが発生するもので、これらをなんとか解決しなければ先にはすすめないのですが、この段階でのエラーはプログラミング言語とその開発環境に由来するものです。

地味な作業ですがエラーをすべて解決してはじめてビルド成功となりマイコンに書き込むバイナリファイルが作成されます。バイナリファイルが生成されるとあとは専用ツールでPCの開発環境からマイコンへ転送して書き込みます。

転送書き込みツールはARMマイコン規格のSWD通信を使うST-LINKを使用します。「マイコンの開発環境」で解説しましたが開発環境STM32CubeIDEでの転送ツールとしてのST-LINKはバージョンが2以上のST-LINK/V2を使用します。

SWDは2本の信号線とGNDを接続すれば通信できます。マイコンのSWD用ピンPA13/PA14をST-LINKデバッグに直結しても機能します。趣味の用途ではこれでもよいのですが、製品の場合は保護抵抗を挿入したり、プルアップ抵抗で信号を安定させたりしておきます。

マイコンおよび転送書き込みツールST-LINK/V2を接続し、USBケーブルをPCにつなぐと準備完了です。
転送書き込みには2通りの方法があります。

1つ目は開発環境STM32CubeIDEメニューから転送を行う方法で、「Run」-「Run」の順にクリックするとプログラム転送が始まります。転送中はST-LINKデバイスのLEDが点滅します。この方法はビルドと同じ環境内で書き込みまで実行できるので便利です。

2つ目はST-LINK UtilityというSTマイクロ社が提供するアプリを使用して転送書き込みを実行する方法です。この場合は拡張子binのバイナリファイルかhexのファイルを指定する必要があるためにあらかじめSTM32CubeIDEで生成するように設定しておく必要があります。

生成されたファイルはプロジェクトフォルダ下の「Debug」フォルダ内にありますので対象ファイルを指定します。ST-LINK Utilityをつかう方法ではプログラムの転送書き込みのみならずプログラムプロテクトなども指定できます。

ST-LINK Utirityを起動してメニューの「Target」-「Program & Verify」の順にクリックします。

転送するバイナリファイルの場所を指定①してから、「Start」②を押すとプログラム転送を開始します。

転送が完了するとプログラムがアドレス0x08000000から書き込まれているのが確認できます。

STM32CubeIDEで初めてST-LINKデバイスを使用して転送を行うと下図のようなエラーが表示される場合があります。

これはSTM32CubeIDEに対してST-LINKデバイスのファームウェアが古いためで、更新する必要があります。

手順にしたがって更新をおこなってください。

開発環境とハードウェアが整った段階ではあとはアプリケーション作成のためにC言語によるプログラミングを行います。作成したIOマップで使用するGPIO（各ピン）、ペリフェラル（周辺回路）などの初期設定を行ってからアプリケーションを記述した処理への流れになります。

C言語で記述したプログラム全容のアウトラインは下図のようになります。

組み込みプログラムは①から⑧の手順で記述し、アプリケーションはmain関数内の無限ループwhile(1)内に処理内容を記述します。

無限ループ内の処理を周期的に実行させたい場合は割り込みを定期的に発生させて処理します。

RTOSを使用したアプリケーションでは①から⑩の手順で記述します。RTOSに必要なヘッダファイルをあらかじめインクルード（#include）しておく必要はあります。設定内容の詳細につきましてはこれまで解説してきたとおりです。

プログラムの流れをブロック図にするとこのようになります。アプリケーションによりこれに割り込み処理が追加されます。

初めに一つのアプリケーションを構成するとたたき台として他に応用できます。あとはひたすらプロジェクトごとにプログラミングで実現したいアプリケーションを作成するだけです。

組み込みプログラミング自体を本領発揮できるのはアプリケーションを記述する部分です。

マイコンが登場する以前ではアナログ回路で構成していた機能をソフトウェアで実現することができます。

少し専門的になりますが、マイコンを使用したアナログ信号を扱うデジタルシステムでは信号をサンプリングしてデジタル信号処理をすることによりすべてアナログ回路で構成していたシステムに比べて、低コスト、多機能そして柔軟なシステムを構成することができるようになります。

組み込み技術のプログラミングがソフトウェア分野だけでなく、ハードウェアに密接し、工学的な要素を取り込むこともできるようになればスキルの幅が広がりより高度なアプリケーションに挑戦できるようになります。

マイコンは単体では単なるICですので実際に使用するためには電源回路、入出力機器とマイコン間のインターフェースなど電子回路で構成する周辺回路が必要です。必要に応じて外部クロック、リセット回路を付加します。ここでいう周辺回路はマイコン外の回路のことです。

マイコンに供給する電源はDC5V、3.3Vが一般的で、最近では低電圧アプリケーションも多く、乾電池一本（1.2V）で動作するものもあります。基本的にマイコン動作電圧を得るための電源回路が必要です。

電源回路そのものすべてを設計する必要はなく、AC-DCコンバータ（スイッチングパワーサプライ）、DC-DCコンバータやLDO（低ドロップアウト電圧レギュレータ）など組み合わせて動作電圧を得ます。回路設計に大事なことは容量不足にならないようにしっかり想定した電源を確保することです。

後々追加される外部機器に電源を供給する場合はなおさらしっかり容量を確保しておかなければ最悪システムは起動しなくなります。

実際の製品に組み込む場合は電源周辺には保護回路をつけて信頼性をあげることも要供されます。これに関しましては各DC-DCコンバータやLDOの仕様書などを参考にすればよいでしょう。

STM32シリーズマイコンにはパワーオンリセット機能がありますので、外部にリセット回路を設けなくても電源投入ごとにリセットが自動的にかかります。ただ、運転中になんらかの原因でシステムがフリーズしたときに電源を再投入しなくてもリセットできるようするには外部リセットボタンスイッチを追加します。

操作スイッチ、センサなど入出力機器からの信号は通常は直接マイコンのピンに直結するのではなくインターフェースと呼ばれる回路を介して接続されます。

インターフェースの役割は各機器の信号レベルをマイコン仕様のレベルに変換することや、ノイズやスパークなどから機器やマイコンの誤作動、破損を防ぐためのものです。マイコンの各IOポートの許容電流量は8mAまでですので小さな負荷を直結する用途以外はインターフェースが必要です。

インターフェースに関しましては、仕様も種類も多く、すべてを紹介することはできませんが、最も基本で汎用的なフォトカプラによる絶縁回路をとりあげて解説します。

入力インターフェース、出力インターフェースともに、マイコン側と外部機器側はフォトカプラにより絶縁されています。このため、ノイズ等がマイコン側に入ることがなく、マイコン側の電源とは別仕様の電源を外部機器側に使用できます。

フォトカプラは一般的に入力側に発光ダイオード、出力側にフォトトランジスタで構成されている素子です。

フォトカプラ入力側のフォトダイオードに流す電流IFに対して出力のフォトトランジスタ側でとりだしうる電流ICの比率を変換効率（CTR = IC/IF x 100[%]　）といいます。トランジスタ（バイポーラタイプ）の電流増幅率h_FEに似ています。

フォトカプラの特性として注意しなければならないことに応答性があります。スイッチング特性と呼ばれることもあります。汎用フォトカプラでは特にターンオフ時間が長い傾向があり、出力側負荷抵抗が大きくなるとより顕著になります。数kHz以上の信号を扱う場合は高速タイプのフォトカプラを使用します。

フィルタというものは信号に含まれるある周波数領域の成分をカットしたり、通したりするものです。
ここでは信号の低周波領域成分を通して、高周波成分はカットするローパスフィルタを取り扱います。

最も簡易な回路で構成するフィルタとしてRCフィルタがあります。抵抗器R、コンデンサCを図のように組み合わせるとローパスフィルタになります。fcはカットオフ周波数といい、カットしたい周波数の基準とします。例えば、Rが100kΩ、Cが0.1uFの場合、カットオフ周波数fcは約16Hzになります。

マイコンではアナログ入力やフローティング仕様で電圧信号を入力とする場合はローパスフィルタを挿入するとノイズを含めて高周波成分はカットすることができます。

なお、電子回路で構成するものはアナログフィルタといいますが、プログラム内でソフトウェアとして構成するものにデジタルフィルタというものがあります。デジタルフィルタに関しては奥が深いので機会があれば紹介したいと思います。

マイコンと外部機器とを直結する場合は小さめの抵抗値（100Ω程度）の保護抵抗を直列に入れることで過渡に発生する突入電流を防止することができます。

抵抗があるため電圧降下が発生し過渡期に発生する余分な電流を抵抗器で熱として発散させるイメージです。おまじないのようなものですが入れておくと安心です。

ダイオードは整流器とよばれる素子です。アノード（陽極）とカソード（陰極）の極性をもっていて電流をアノードからカソードの一方向にのみ流します。一方向しか通さない特性を活かして保護回路によく使用されます。
マイコンの周辺回路でよく見られる回路として逆接続保護用や過電圧保護があります。

逆接続保護は電源ラインの一つに直列にダイオードを挿入しておくと正常な接続では順電圧方向となり電源が供給されます。厳密にはダイオードの電圧降下分電源電圧は低下します。

マイコンなどのICはサージ電圧とよばれる過電圧に弱いのでダイオードで構成される回路を保護回路としてよく使用されます。マイコンには各ピンに保護回路が内蔵されています。

仮に電源を超える大きな信号が入力されてもダイオードにより電源側に返され、入力側には伝わらないようになっています。結果、信号が電源電圧でクランプ（制限）されることになりクランプ回路と呼ばれます。

マイコンを動作させるための基準信号としてのクロック信号が必要なことはシステムクロックの項で説明しました。通常最近のマイコンでは内部クロックとしてRC発振回路が内蔵されていますので、外部に発振回路を設けなくても動作はします。

用途によりますが設計の手間やコストを抑えるために内部RC発振回路を使用して外付けの発振回路は使用しないこともできます。

非同期シリアル通信のように相手と同じ動作周波数に合わせる場合は精度が求められますので外部発振回路を使用したものを使用することが必要です。
外部発振回路として水晶振動子やセラミック振動子を指定のコンデンサと組み合わせて使います。

水晶振動子はマイコンとの組み合わせでは相性（マッチング）もありますので始めて採用する場合は検討が必要です。

設計開発を進めていくうえでたどる手順について解説します。これは各個人により自分にあったスタイルで行えばよいので、初心者向けにある程度参考になるものとして進めていきます。

ものづくりにおいてある構想が浮かんだとき、頭のなかにとどめておくだけではいわゆる「絵に書いた餅」のままです。構想を具体的なものにするためには設計という作業をおこなう必要があります。設計と聞くと専門的な知識や技術ですすめる作業のイメージですが、別の言い方をすると、構想のアイディアを具体化させるためにどんな部品をどのように使用するかといったものごとを論理的にすすめていく作業です。

もちろん、設計により専門的な知識、経験が必要ですが、組み込み技術の設計では電気・電子の基礎的な知識とある程度の経験があれば可能だと思います。これについては「組み込み技術の基本」の項で解説していますのでしっかりと理解しておいてください。

以下にシステム設計手順の一例を示しますので参考にしてください。

開発対象の構想段階から実際の設計をすすめるうえではまず上記のステップで具体化します。以下、個々に解説していきます。

開発の構想をまず具体化するために目的をまとめてみましょう。
とりわけシステムには入力、出力が必ず存在するので具体的にあげてみます。

ある程度入出力の使用する点数が決まったところで具体的な入出力仕様を整理分類します。
まず汎用入出力GPIOと周辺機能（ペリフェラル）に大分類します
次にそれぞれの詳細仕様を決定します。

入出力点数と使用する周辺機能（ペリフェラル）が決定すると、他にプログラムを格納するフラッシュメモリROMおよびRAM容量を指定するとマイコンが選択できます。

フラッシュメモリROMとRAMサイズは大きいほうが小さいものよりゆとりがありRTOSを導入してもメモリ制限の問題が起こりにくいのですが、実際の製品に導入する場合は少しでもコストを押さえるために、無駄に大きなサイズのメモリを搭載するものを採用することは避けたいものです。

学習段階では大きめのメモリサイズのものを使用して、プログラムに応じたメモリ（ROMおよびRAM）消費量を実際に体感して実際の製品を開発するときに反映してください。

STM32マイコンのCortex-M3コアF10xシリーズに関してはシステムクロック周波数、使用する周辺機能（ペリフェラル）およびピン数で選択します。複数のペリフェラルを使用する場合はピン数が大きいタイプの方が機能割当は容易です。

標準的なアプリケーションではCortex-M3コアF10xシリーズで十分な性能を発揮しますが、浮動小数点の演算が必要なアプリケーションではハードウェアにDSPが内蔵しているCortex-M4コア以上のマイコンを選択します。ただし、Cortex-M3コアでもソフトウェアエミュレーションによる演算で機能はしますのでちょっとしたアプリケーションには十分です。

使用するマイコンタイプはSTM32F103RBですのでマイコンデータシート（リンクstm32f103xrb data sheet.pdf）を参考に割り当てた表です。

データシートで対応するマイコンピンに機能を割り当てます。教材ボードの場合はLQFP64に相当するピンです。各ピンにはリセット直後の主機能（Main）とオルタネート機能のデフォルト（default）とリマップ(remap)の3種類がありますので機能が干渉しないように割り当てます。

教材ボードのIOを割り当てたIOマップを一例として示します。
表からわかるように必要に応じてリマップして機能を割り当てています。このようにひと目でわかる表を作成しておくと、プログラム作成時にIOの管理がとても楽になります。

表のModeはStandard Peripheral Libraries（SPL）で定義されたものですのでライブラリにHALを使用した場合はこの部分は応じて変更する必要があります。

マイコンのピン数は限られていますので範囲内で機能を割り当てなればいけません。教材ボードの例では特にTIMを複数使用したいために干渉しないピンにリマップを実施して機能を割り当てます。

マイコンのピンは特になにも指定しなければ汎用入出力GPIOです。TIMなどのオルタネート機能を指定する場合はGPIO設定時にピンのモードをオルタネート（AF）に指定しておき、各オルタネート機能を指定します。リマップが必要の場合はGPIO設定時にリマップします。

IO割当マップは実際の教材ボードに具体的に示したものですが他のアプリケーションを開発する際にも参考になると思うので大いに役立ててください。