サーミスタは温度により抵抗値が変化する特性をもった素子で温度計に適しているのはNTC特性をもったものです。 NTC特性のものは温度上昇につれ、抵抗値がゆるやかに減少するタイプですが、直線的な変化でなく非線形な特性となっています。

今回使用するサーミスタは103AT-2でB定数は3435K,　基準温度T₂₅(25℃)でのサーミスタの抵抗値R₂₅は10kΩです。サーミスタ抵抗値Rと温度Tの関係式は下記のものですが、この関係式の温度は絶対温度(K)です。

温度と抵抗値は自然対数の関数となっており、グラフを対数表で表すと温度上昇につれなだらかに抵抗値が減少しているのがわかります。データシートにある抵抗値と上記の計算式による値はほぼ一致しているのが確認できます。

温度をマイコンで計測するにはサーミスタの抵抗値を知る必要があります。抵抗値を知るには電圧に変換したアナログ値をマイコンで読み取り、マイコンプログラム内で抵抗値に変換します。

このサンプルでは上限電圧としてのマイコン電圧Vdd(3.3V)とGND間にサーミスタRと抵抗器Ro（サーミスタのR₂₅と同じ程度の値のもの 10kΩ ）を直列に接続しています。中間の電圧Vが温度変化に応じて変化しますのでこの電圧をAD変換で読み取り、下記の式で抵抗値に変換します。

サーミスタの抵抗値がわかればあとは温度に変換する式に入力して演算すればよいわけですが、この式では自然対数を使った算術演算をしなければなりません。非線形な演算のため、通常の整数での演算ではなく浮動小数点型変数を使用したものとなります。

この演算を実現するには、まず自然対数log関数を使用するために"math.h"をインクルードしておく必要があります。次に温度を浮動小数点型変数で演算してください。得られた演算値をシリアル通信でモニターに送り 小数点表示させるのですが、あとはマイコン特有の注意点はなく、プログラミングの問題です。 サーミスタ抵抗-温度関係式 では絶対温度ですので、273.15を引いて摂氏（セルシウス温度）に換算します。

抵抗値に相当する電圧(ADCValue_IN0)をAD変換で取り込むのですがこのサンプルプログラムでは連続変換に指定していますので任意のタイミングで取得でき、141行で抵抗値に変換しています。3.3V入力時にデジタル値4096となるようにしています。142行は表示数字桁数を設定するものです。

143行でlog関数による浮動小数点演算を実施して温度を求めています。144行は表示数字桁数の設定です。

0.5秒周期でサーミスタ抵抗値と温度を表示しています。サーミスタ温度-抵抗値特性表の値とほぼ一致していることが確認できます。指でサーミスタをつまむと温度が体温近くまで上昇するのがわかります。

このサンプルプログラムは簡易的なものですが、STM32F103RB搭載Cortex-M3コアで浮動小数点演算を使った例を扱いました。他に、非線形演算のSIN関数、COS関数などをつかったアプリにも応用できます。

加速度センサKXTC9-2050 は±2Gの範囲内で加速度を検出できます。仕様表1の出力から、例えば、X,Y軸を水平面とし、Z軸に重力方向にセンサを設置すると、X,Y出力は重力成分はゼロなので1.65V, Z軸出力は1G分を含むので2.32(=1.65+0.66)Vとなるはずです。

加速度センサは加速度を検知するものですが信号には重力加速度成分をオフセット分（DC成分）として含んでいます。重力Gは9.8[m/sec²]で地面の向きに一定にかかっている加速度です。

通常、加速度は動作に伴って発生するものなのですが、この重力加速度成分はセンサを静止させても発生しています。どういうことでしょうか。

加速度センサでは実際の動作から 重力加速度成分を直接検出しているのではなく、重力に対する垂直抗力を検出しているのです。したがって、机上など水平面に静止させると重力加速度Gと釣り合っている垂直抗力が重力Gとして検出されます。

このため、加速度センサ出力に含まれる重力加速度成分の向きは実際の重力とは逆向きとなりますので、実際の動作の加速度にオフセット分（DC分）として含まれます。例えばZ軸の実際の重力方向（マイナス方向）に自由落下させると加速度センサ出力のZ軸成分は垂直抗力による重力オフセット分がキャンセルされてゼロ、つまり1.65Vになります。

加速度センサを扱ったアプリケーションで、傾きを検知するには各軸のオフセット分である重力成分だけを検出して計測すればよく、動作の中の加速度を検知するには各軸のオフセット分を除いた加速度成分を検出して計測すればよいわけです。また、衝撃は瞬時に発生した減速時の加速度成分で計測します。

加速度センサはアイディアしだいでさまざまな用途に発展できる面白いセンサです。今回はその前準備として加速度センサの出力がどのようなものであるかを確認するために加速度3軸分の加速度出力をモニターするアプリを作成します。

今回は仕様書どおりの加速度出力を確認するためのアプリプログラムを作成していきます。

加速度はアナログ入力信号としてSTM32のAD変換を使用します。ペリフェラルAD変換はADコンバータ【STM32のADコンバータ詳細】で解説しています。

STM32のAD変換ではアナログ信号入力のパラメータとして、センサの出力インピーダンスを指定する必要があります。メーカーの仕様表3(データシート)より出力インピーダンスは平均32kΩとなっています。

加速度センサの信号をモニターするアプリにはアナログ入力3点およびPCへのシリアル通信を使用します。今回の AD変換 はアナログ信号が3点ありますのでDMA(Direct Memorry Access)と組み合わせると効率がよいです。

実際のプログラムではX,Y,Z軸3点アナログ信号入力用にそれぞれポートPA0,PA1,PA4をアナログ入力AD1_CH0,AD1_CH1,AD1_CH4に設定し、AD変換を連続変換モードとして複数チャネルデータをDMAによりメモリに自動転送しています。

取得したアナログデータは電圧値（整数）に変換してからさらに文字列に変換してシリアル通信で送信しています。

AD変換の初期設定では使用するチャネルの指定と加速度センサの出力インピーダンスに合わせて指定します。

このアプリでは1秒毎に加速度成分のX軸,Y軸,Z軸の電圧値（整数）をシリアル送信してPCターミナルでモニターしています。加速度センサーをX,Y軸平面上に静止させているのでZ軸に重力加速度成分がオフセット分として追加していることが確認できます。

静止しているため、重力の影響を受ける成分（垂直抗力分）だけ 基準値約1.65Vに対して出力に変化が現れます。

X軸、Y軸についても重力の影響をうける向きに傾けると出力が変化するのがわかります。

圧電ブザーは発振回路を内蔵しており仕様に応じた電圧をかけると共鳴して音が発生する部品です。これとよく似た部品に圧電スピーカー（サウンダー）がありますが、こちらは発振回路を内蔵しておらず任意の周波数パルスを与えて音を発生させます。

今回のアプリでは圧電ブザー、圧電スピーカー両方で使用できるものに挑戦したいと思います。

このタイプは極性があり、プラス側(ピン足の長い方）に直流電圧、マイナス側にGNDを接続すると規定の音(2,300Hz)が発生します。

ブザーに与える電圧はマイコン電圧と同じ3.3VDCを与えることにします。固定電圧の場合は連続音、3.3VDCのパルスにすると断続音になります。

圧電スピーカーの場合は発振回路がないので直流電圧を与えるだけでは音は発生せず、外部から音に応じた周波数のパルスを与える必要があります。断続音にしたい場合はこの発生パルスを断続的にブロック状態で発生させます。

今回のアプリでは圧電ブザー/圧電スピーカ ーのどちらでも使用できるものとして、任意の周波数をブロック状態で発生させたものを圧電ブザーに与えて音を発生させることにします。

部品によっては保護抵抗として1k程度のものを直列に接続する必要がありますが、今回のものは抵抗があると機能しませんでしたので使用していません。保護抵抗の有無は仕様書等で確認してください。

タイマTIM3で一定幅のパルスを任意の間隔で発生させます。PWM出力機能を使用すると簡単です。任意の間隔（発生音の頻度）はTIM3タイマのサイクルを設定する 自動リロードレジスタ（ARR） の設定値を調整します。出力パルスの幅（発生音の長さ）はPWM設定の一つで キャプチャコンペアレジスタ(CCR) の設定値を調整します。タイムチャートで検討しながら設定すればよいです。

圧電ブザーの場合はこのTIM3の出力（PA6）を与えるだけでよいのですが、圧電スピーカーの場合は各パルスが更に細かい音源の周波数で構成されたものでなければいけません。そこで、もう1段タイマTIM4を追加します。

タイマTIM4には音源周波数のパルスを出力するように設定して、タイマTIM3のパルス出力時にのみタイマTIM4の細かい音源パルスが出力されるようにすればよいのです。デジタル論理回路のAND回路のような感じです。

この場合は、タイマTIM3の出力に同期した割り込みを使います。カウントサイクル毎に発生する更新イベント割り込みとPWM出力のキャプチャコンペア割り込みを利用してタイマTIM4のパルスを発生させたり、停止させたりします。

プログラムのアウトラインです。今回は割り込みだけで処理しています。

使用するペリフェラルはTIM3とTIM4およびそれぞれGPIOのAポートとBポートです。

TIM3_CH1の設定です。TIM3_CH1へのカウンタクロックを10kHzに設定してサイクルを自動リロードレジスタARR_TIM3で設定しています。ARR_TIM3が10000の場合はPWMモード時の周期は1秒です。

カウント中に自動リロードレジスタARR値を任意に変更したい場合はカウンタモードをダウンカウンタに設定しておきます。

カウンタモードはPWMモード1か2に指定します。PWMモードのキャプチャコンペアレジスタCCRはメンバTIM_Pulseに設定します。この値でパルス幅を調整できます。

タイマTIM3_CH1のサイクル更新毎に発生する更新イベント割り込みTIM_IT_UpdateとPWMのキャプチャコンペア時に発生するキャプチャコンペア割り込みTIM_CC1を有効にしてからカウンタを開始します。

次にTIM4_CH1の設定です。圧電スピーカーで発生する音源パルスを設定します。このタイマもPWMモードを指定します。メンバTIM_Periodeの自動リロードレジスタ(ARR)でパルス周期を、 圧電スピーカーの場合はARRに音源に対応した周波数になるように設定します。メンバTIM_Pulseのキャプチャコンペアレジスタ(CCR)で パルス幅を設定します。これは通常ON/OFF比率50%のduty比でよいのではないでしょうか。

PWMモードで2.5kHzのパルス（duty比50％）が出力する設定になっています。

発振回路を内蔵している圧電ブザーにはTIM4のパルス設定は必要はないので、PWMモードキャプチャコンペアレジスタでパルス幅（duty比）を大きめに設定しておく方が本来の音に近づきます。

最後に割り込みの設定です。TIM3_CH1のPWM出力キャプチャコンペア割り込み でTIM4_CH1をPWMモードでカウントを開始させます。 TIM3_CH1の カウントサイクル毎に発生する更新イベント割り込みでTIM4 _CH1を強制的に出力ゼロにしています。ここでは適当なファームウェア関数の代わりにレジスタを直接操作しています。

設定したTIM3とTIM4で発生するパルスは下記のようになります。TIM3のパルスに同期してTIM4が発生しています。今回のアプリ例ではTIM3のパルスは固定ですが、動作中に間隔(ARR)やパルス幅 (CCR) を変更するものに発展させてみてください。

実際の圧電ブザー音です。TIM4のPWM出力によるduty比が50%ではすこしかすれた感じの音なので90%程度に設定したら本来の音に近づきました。

発振回路の内蔵していない圧電スピーカーの場合は TIM4によるパルス周波数を変えると音色が変わりますので、TIM3のPWMによりパルス幅を調整して音長を変えたものと組み合わせるといろいろと面白いとおもいます。

Arduinoの詳細に関しましては割愛しますが、いわずと知れた電子工作では巷で大流行のマイコン搭載システムです。ホビー向け用途の電子工作に最適でインターネット、書籍などの情報も豊富ですので初心者にとってはとにかく簡単にマイコンを使った電子工作を気楽に始めることができます。

利点は、工学の専門的な知識がなくても気軽にマイコンを使ったプログラミングで電子工作ができることです。レゴ®社のMindstorms®といったプログラミング商材がありますが、ちょっと遊び心があるところなど基本的なコンセプトは類似しています。プログラミングはC言語に似た専用のArduino言語によります。

似たような商材にRaspberry Piシリーズがありますが、これは電子工作用というよりOSも搭載した通信機能の充実したむしろ小型のPCであるためここでは取り上げません。

Arduinoではマイコンとハードウェアのインターフェース部分は隠蔽されてカプセル化されているため、ユーザーはハードウェアをあまり意識しなくてもシステムができてしまいます。つまり、レゴMindstormsのように出来合いのパーツを接続して、最低限のプログラミング知識でアプリを発展させていく感じです。視覚的なブロック等を組み合わせて小学生でもプログラミングできるのに対して、Arduinoは専用のプログラミング言語を使うところが違いますが、基本的に同じようなものです。

最近よく「Mbedではじめる電子工作入門」の類をよく目にするのですが、MbedはARM社がメーカーの垣根をこえたオープンな開発環境を提唱しているものであって、ARMマイコンに慣れたプロの開発者、企画者に適していて、電子工作用途ではArduinoでは物足らずARMマイコンでとくにIoTアプリを手掛けたい人にもよいと思います。

つまり、Mbedはさまざまな種類のマイコン開発の試作などを容易で有利にすすめるプロ向けか、ホビーの電子工作、学生の開発現場などに向いているように思います。マイコンの初心者には敷居が高いかもしれません。

このシステムの開発環境はクラウド上にあるため、どの端末からもUSBケーブルがあれば転送までできるのが特徴です。ARMマイコンをメーカーの垣根を超えて汎用的に使用できるのが最大の特徴ですが、そのためにもArduinoのようにハードウェア部分のインターフェースは抽象的なものに隠蔽されていて使用者はアプリのプログラミングに集中できるようになっています。

最大の利点は各メーカーの各マイコン仕様詳細を知らなくても、アプリの開発に集中できることで、試作等が簡単にできるために開発期間を短縮できることです。いいことづくめのようであるが、果たしてどうでしょうか。

電子工作であればインターネットに転がっている情報を中身を理解せずとも適応して動作ができればそれで済むはなしですが、最終的にマイコンを使って製品化する場合とは別の次元の話と考えたほうがよいです。組み込みエンジニアを目指すならば、従来どおり基礎的なハードウェアの知識とマイコンの仕様を読み取るスキルを身につけ、設計開発できるようになってほしいものです。

ハードウェアとマイコンとのインターフェース部分を抽象化して意識しないでもプログラミングできるMbedは組み込みマイコン学習には向いていません。抽象化したインターフェースを使うのはある程度マイコンのことを知ってからの方がよいです。ホビー用途なら問題ありませんが、製品開発には知識・経験のバランスが必要であるからです。

大手メーカーなどで専門分野ごとに分業するなら中身を知らなくても成り立つかもしれませんが、副業やフリーランスなど独立して仕事をする場合はなおさらです。モノづくりをするのにハードウェアを知らずしてソフトウェアのプログラミングだけで実現しようとすることはありえない話で、初心者がいきなり利便性だけでMbedを採用するとそこを勘違いするのではという懸念があります。

もう一つ、Mbedを使うには対応した専用のボードが必要です。裸のARMマイコンには使用できなく、どこまでいってもMbed専用ボードでシステムの評価に使用するのが条件です。

マイコンを使った組み込みの勉強を電子工作から始めたいけれどArduinoでは実用的とはいえないし、Mbedは抽象的すぎて敷居が高いし、何を選べが短期間に知識・経験が身つくのか迷っている人へのおすすめは当サイトが構成しているシステムです。

当サイトのシステムではメーカー提供（フリー、機能制限なし）の総合開発環境STM32CubeIDEにSPLを組み込んだものです。SPLはStandard Peripheral Libraryと呼ばれる、STM32マイコンを使うのに使用する従来型のライブラリで現在、新製品マイコンにも対応しているHALライブラリに対するものです。SPLはマイコン本来の煩雑なレジスタ操作によっていろいろな機能を実現するところを、開発者がわかりやすくパラメータで指定できるだけですむようにコード化したライブラリです。

従来では各マイコンの何百ページにもわたる取扱説明書を解読しながらレジスタ操作してプログラミングするところをコード化したライブラリだけを使って開発できるので初心者でもマイコンが扱えるのです。このSPLは取説に記述しているレジスタの内容をわかりやすくコード化したものであるからシンプルで情報も豊富にあり、学習を始める初心者には最適です。

これに対して、現在メーカーが推奨しているHALライブラリはSPLに似ていますが、かなり抽象化されているため冗長な部分があってちょっと中身を調べようとするとわかりにくいです。ただし、SPLを使った学習である程度STM32マイコンに慣れてしまったあとでは、基本的に類似しているHALを扱うのは容易です。いきなり抽象的なものから学習するのではなく地に足のついたSPLで基礎を固めてから次に進むほうが後々つぶしが効くと思います。

メーカーはより便利で開発を有利にすすめるツールを奨励するものですが、HALはある程度基礎のあるベテランは積極的に採用すべきものだと考えます。

Arduino、Mbedでの開発環境に共通したものはオブジェクト指向の流れで手軽にマイコン開発ができるようにハードウェアとのインターフェース部分を抽象化していることです。これにより、開発者はハードウェア仕様に関わらないですむためにアプリ本体の開発に集中できることが特徴です。

これはIoTが普及するようになり、アプリケーションにソフトウェアの占める割合が増えたことによりこの傾向が強まってきた感はあります。パラダイム・シフトによりモノづくりがハードウェア寄りであったものからソフトウェア寄りになったような感じさえうけます。

が、しかし、実際のモノづくり開発現場では基本的には従来とは何も変わっていません。
従来のものにマイコンが付加され、最近ではそれにさらにIoTが付加されただけであってモノづくりの基本はハードウェアあってのものであることが今後変わることはありません。

むしろ、ソフトウェア（プログラミング）の部分は将来的にAIにとって代わられるかもしれません。

なんでも抽象化によりモノについての知識がなくても、使用者がモノを扱える傾向は今に始まったことではなくマイコン開発業界に限られず、いまではPC、スマホ、自動車等を使用するにあたっては中身を知らなくても簡単に扱えます。

タイマの応用アプリケーションとしてLED点灯をPMW出力をつかった調光をおこなってみましょう。通常LEDの発光はマイコン出力のON/OFFを切り替えるだけで点灯・消灯ができるデジタル出力の典型的なものです。

マイコンのデジタル出力を使って、LEDを調光するにはどうすればいいのでしょうか。調光するというあたかもアナログ的に明るさを連続でコントロールするのにデジタル出力を使って行うのは手品みたいなものですがマイコンを使うと簡単にできてしまうのです。それでは種明かしをしていきましょう。

通常、LED点灯はマイコン出力をONすると回路がつながり点灯します。LEDを使った製品で明るさを調整して節電したり、センサに内蔵したLEDなどでは光強度を調整する機能をもたせたりするためにパルス出力で点灯をします。

LEDへの出力がパルスでも100Hz程度ではほぼ連続で点灯してみえます。このパルス出力の有利な点はパルスのON/OFF期間の比率（duty比）を変えることで明るさの強度を調整することができることと、OFFになる時間を調整することで節電ができることです。

これまでタイマ機能のうちPWM出力については解説しました。LEDの調光はこのPWMを応用したものです。このアプリケーション例では100Hzの出力パルスのON/OFF期間を調整してLEDの明るさを調整しています。

このアプリ例ではRTOSを利用して1500msごとにLEDをON/OFFするタスクと10msごとにPWMのduty比をセットするタスクを実行しています。

マイコンのプログラムで最も初歩的なプログラムといえば出力に接続したLEDを任意に点灯、消灯させるいわゆるLチカプログラムではないでしょうか。

実施している動作自体は単純なものですが、出力のLEDをコントロールすることは、使用しているマイコンの初期設定からプログラムビルド、そしてマイコンまでの転送まで一連の手順が成功したことを意味しています。

開発全体から見ると小さな一歩ですが、マイコンを操作するひと、特に初心者にとってははじめの大きな関門を突破したことになります。組み込み技術の登竜門的なアプリケーションです。

アプリgpio.cは入力としての押しボタンSWを押したときだけ出力LEDが点灯するプログラムです。単純なものですが、これにはマイコンを操作するための最小限の要素が含まれています。

GPIOをアプリケーションで使うにあたって、必須なものは①指定したGPIO入力ポートのピン状態を読み込むことと、②指定した出力ポートに１か０を設定することです。

指定した入力ピンの状態を読み込むのにGPIO_ReadInputDataBit関数を使用します。

関数の第1引数は設定対象のGPIOポートを指定します。

関数の第２引数は使用するピンを指定します。

指定したGPIOポートのピンへ出力状態をセット(1)するにはGPIO_SetBits関数を使用します。

関数の引数はGPIO_ReadInputDataBit関数と同じです。

指定したGPIOポートのピンへ出力状態をリセット(0)するにはGPIO_ResetBits関数を使用します。GPIO_SetBits関数の反転です。

マイコンの学習にあたって、一番の近道は自分で実際にマイコンを操作して、動作を確認しながら行うことです。当サイトで解説しているものと同じ動作環境であれば、特に初心者が最も苦労し、時間を要する実装への試行錯誤の行程を大幅に短縮できすぐにでも実機にて学習を開始できますので、マイコンの操作は最短期間で身につけることができるようになっています。

当サイトで教材として使用するボードはARM Cortex-M3コアSTM32F103RBを搭載したNUCLEO-F103RBで行います。これ以外のSTM32シリーズのマイコンでもよいのですが、マイコンの仕様に合わせてカスタマイズする必要があり、初心者の場合はそこで挫折してしまいかねません。特に、マイコンを初めて扱うひとには当サイトで紹介する教材ボードを使用して学習することをお勧めします。教材のマイコン操作に慣れたころには、他の仕様のSTM32マイコンへは容易に移植できるスキルが身についているでしょう。

NUCLEO-F103RB以外のSTM32マイコンが搭載されているボードでは、特にSTM32F1シリーズマイコンの場合は、互換性があるため同じSPL（Standard Peripheral Library)が使用でき、プロジェクト作成時に相当のMPUを選定して、SPL内で指定するシンボルや動作クロックなどの設定をボードに合わせて多少カスタマイズする必要はありますが、比較的簡単に使用できるようになります。

STM32マイコンでもSTM32F1シリーズでない場合、例えばCortex-M4コア搭載のSTM32F4シリーズではF4シリーズ専用SPLを使用する必要があり、当サイトで使用しているF1シリーズのSPLとは互換性がありませんので、そのままでは使用できません。STM32F1シリーズのマイコンで基本を理解したあとでは、移植もそんなに難しいものではありませんので使えるようになりますが、慣れないうちはF1シリーズで、特に当サイトと同じ環境のNUCLEO-F103RBを使用することをおすすめします。

STM32F4などはCortex-M4を搭載していて、STM32F1(Cortex-M3)の上位機種となり、動作クロックも高く、浮動小数点演算機能をハードウェアで実現できたり高性能・高機能ではありますが、初心者の学習目的ではSTM32F1で過不足はまったくありません。また、STM32F4は当サイトで学習用として奨励しているSPLでも機能させることはできるのですが、性能・機能を活かすためにはできるだけ最新のライブラリであるHAL(Hardware Abstruction Layer)ライブラリを使うほうがよいため、F1シリーズで慣れてから上位機種を選ぶことをおすすめします。

教材ボードにはターゲットマイコンとしてSTM32F103RBが搭載されています。外部クロック発振源として水晶振動子8MHzを搭載しており、システムクロックは72MHzとしています。通常のアプリケーションでは十分な処理速度です。

Nucleoボードはデバッガ用ST-Linkを内蔵していますのでUSBケーブルのみで学習を開始できます。

このボードはSTエレクトロニクス社のNUCLEOシリーズでSTM32F1マイコンを搭載したものです。NUCLEOシリーズの特徴はARM Mbed開発環境に対応した基板であることに加えて、電子工作で大人気のArduino Uno Rev.3と互換のIOピンヘッダを搭載しているので電子工作でArduinono対応の数多い資産を利用することができます。

以下に、教材マイコンボードの仕様を示します。
プログラム転送や学習のためのマイコン動作をちょっとした軽負荷で動作確認するだけであればボードに内蔵のST-LINKへUSBケーブルを介して電源が供給されますので外付け電源は不要です。

ボード上にはヘッダピンとソケットがありますが、外側のヘッダピン(CN7/CN10)がSTMマイコン直結のMorphoコネクタとよばれるものです。内側のソケット(CN8/CN9)はArduinoに互換なのでこのボード自体をArduinoの互換機として開発もできるし、Arduino用の外付けシールドなどを活用することもできます。当サイトではArduinoの開発のことは割愛します。

下記にSTM32F103RBのピン番号をそれに対応する機能をまとめました。このピン番号はマイコン自体のものであってNulecoのMorphoコネクタの番号ではありませんのでご注意ください。例えば、CN7の１番目は"PC10"であるからSTM32F103RBのピン51に直結しています。

下記のピン定義表からこのピンはデフォルトでは汎用入出力Cポートの10として入力か出力で使用することができますが、リマップするとUSART3_TXで使うこともできるようになります。

通常、C言語のプログラミングを学習するためには、
例えばWINDOS上で動作するC言語の開発環境として、Visual Studio等開発環境を構築してプログラミング学習を行います。

プログラムの実行環境と開発環境が同じため、ちょっとした演算などの実行結果はprintf文を使ってモニター表示で確認しながら学習をおこなうことができます。

この方法は学習目的がWindowsアプリの作成などはっきりとしている場合には有効で学習しながらスキルアップも図ることができるのですが、単にC言語学習だけが目的の場合では具体的なプログラミン学習のカリキュラムがないとモチベーションが持続しないかもしれません。

この方法の利点はPCだけでC言語を学習できることですが、コンパイラがマイコン用ではありませんので、マイコン用C言語コンパイラに適用する場合は変数の型など仕様変更が必要です。

これに対して、教材ボードを使用したC言語学習を行う方法もありますので紹介します。

教材ボードにPCとシリアル通信できる環境を構成すると、実際のマイコン内で動作するC言語によるプログラムをPCにモニター表示できるようになるので実践的なC言語プログラミングとマイコン操作の学習を同時に行うことができるようになります。プログラム実行環境(マイコン)と異なるシステム（PC）で開発をおこなうクロス環境と呼ばれるものです。

環境構築に必要なものはPCの他に、教材ボード（マイコン）、USB-UART変換ケーブルおよびST-Linkデバッガと呼ばれるものです。PCだけではC言語学習ができないのはデメリットですが、これからマイコンを始める人にとってはマイコンを直接操作するC言語の動作を確認しながら学習できるのは大きなメリットとなります。また、C言語のコンパイラがSTM32マイコン用のものですので、学習して慣れたものがそのまま実践で使用できるのも大きなメリットです。

市販のマイコンボードでSTM32F1xx（Cortex-M3)シリーズが搭載されているものは当サイトの内容を一部実践で動作確認することに使用することができます。

ただし、当サイトで使用するアプリケーションプログラムは指定の教材ボード (NUCLEO-F103RB) 用ですので搭載しているマイコンやクロックの仕様に合わせて変更することが必要です。

市販の教材ボードを選ぶにはマイコンがSTM32F１xxシリーズが搭載されていることと、SWDデバッガ用ピンPA13とPA14が使えるものが条件です。

教材ボードの入出力用部品を接続するのにははんだ付け不要のブレッドボード、ジャンプワイヤを使用すると便利です。ジャンプワイヤのコネクタはブレッドボードには基本的にオスーオスタイプを使用しますが、ほかにオスーメス、メスーメスタイプもあります。

入出力用パーツとしては押しボタンスイッチ、LED、抵抗器などがあればよいのですが、最近では電子工作入門キットとしてある程度まとめられたものが販売されています。抵抗器は330Ω程度のものと、1kΩ程度のものを使用します。詳細は「アプリケーションと実践」章の各アプリで使用する配線図にあります。

外付けの部品を使用しないでプログラムの動作を確認するだけであれば、プログラム転送用デバッガST-LINKから電源が供給されるので外付けの電源は不要です。通常はPCのUSBバスパワーからの電源で300mAまで供給でき、ST-Linkデバイス側で保護回路によりUSB電流を管理しています。

電源電流が300mAを超える負荷のかかる入出力の部品を装着する場合は外付け電源(DC5/7-12V)が必要です。
例えば、WiFiモジュールでの通信を行う場合などUSBポートからの電源では不足気味の場合は外部から５V電源を供給すると安定します。

Nucleoシリーズのボードへの電源供給はUSBポートからのUSBバスパワーの他に、外部電源を供給することができます。５V外部電源の場合（最大500mA)はE5V(CN7-6)へ、７~12V外部電源（最大800mA)の場合はVIN(CN7-24またはCN6-8)へ接続します。外部電源を使用する場合はボード上のジャンパピンJP5をE5V側に設定すると有効となります。

ただし、ジャンパピンJP5をE5V側に設定するとUSBの電流保護回路が切断され機能しない状態となり最悪PCのUSBポートにダメージを与える恐れがあるため、電源の投入順序を守ることが重要です。