Arduino をはじめよう 第 4 版

Arduino の定番入門書が待望のアップデート!
Arduino 解説書の定番として読者に愛用されている書籍の改訂第 4 版です。第 4 版では、全体にわたって最新 (2022 年 3 月にリリース) の Arduino IDE 2.0 に対応し、クラウド上の開発環境 (Arduino Cloud) を解説する章、ARM ベースの Arduino を解説する章 (9 章、10 章) の追加が行われました。これにより、これから Arduino を学ぼうとする初学者のみにかぎらず、これまでの版の読者にも「使える」書籍となっています。

『Arduino をはじめよう 第 4 版』 (Massimo Banzi、Michael Shiloh 著、船田 巧 訳、オライリー・ジャパン、2023 年 2 月刊) は、プロトタイピングのためのオープンソースのプラットフォームである Arduino を、ハードウェアとソフトウェアの基礎から学ぶ入門書です。原書は Getting Started with Arduino, 4th Edition で、版元の紹介では、開発者自らが Arduino の哲学と基礎を解説し、「誰にでもできる簡単なチュートリアル」を行う本と説明されています。安価なハードウェアと使いやすい開発環境を組み合わせ、電子工作の経験がない人でもインタラクティブなオブジェクトを作れるようにするという Arduino の狙いに沿って、LED の点滅から複数の部品を組み合わせた作品づくりまで進みます。

第 4 版で加わった IDE 2.0 とクラウドと ARM ボード

版元の紹介によれば、第 4 版は Arduino IDE 2.0 に対応し、Arduino クラウドサービス、IoT クラウド、ARM 搭載の Arduino ボードの解説が加わりました。目次では第 7 章「Arduino クラウド」がクラウド上の IDE とプロジェクトハブ、IoT クラウドの機能と料金プランを扱います。第 9 章「Arduino ARM ボードファミリー」は AVR と ARM の違い、32 ビットで何が変わるか、動作電圧や駆動電流、USB ホスト、Nano と MKR のフットプリントを取り上げます。第 10 章「ARM ボードを使って作るインターネット・グータッチ」は、MQTT プロトコルと Shiftr.io 上の MQTT ブローカーを使った作例です。旧版を持っている人にとっては、この 3 章と IDE 2.0 への対応が買い替えを判断する材料になります。日本語版には、Arduino 公式リファレンスと綴じ込みのリファレンスカードが付録として加えられています。

全 11 章、イントロダクションからトラブルシューティングまで

本文は「第 4 版のはじめに」に続く全 11 章と、付録 A から D までの 4 本で構成されています。第 1 章「イントロダクション」はインタラクションデザインとフィジカルコンピューティングの考え方から始まり、第 2 章「Arduino の流儀」はプロトタイピングやジャンクの活用、オモチャのハック、コラボレーションといった作り方の姿勢を語ります。第 3 章で macOS、Windows、Linux への IDE のインストールを済ませると、第 4 章「スケッチ入門」で LED の点滅とプッシュボタンによる制御、第 5 章「高度な入力と出力」で PWM による明かりの制御、光センサー、アナログ入力、シリアル通信、モーターや電球の駆動へ進みます。第 6 章「Arduino ランプと Processing」と第 8 章「時計じかけの Arduino」は 1 つの作品を計画から仕上げまで通す章で、第 8 章ではリアルタイムクロック、リレー、電磁バルブ、温度 / 湿度センサーを 1 本のスケッチと 1 つの電子回路にまとめます。最後の第 11 章「トラブルシューティング」はボードやブレッドボード上の回路のテスト、問題の切り分け、Windows で起こるドライバーや COM ポートの問題を扱い、付録はブレッドボード、抵抗器とコンデンサの値の読み方、回路図の読み方、Arduino ファミリーを解説します。

マイコンのプログラムが部品を動かす仕組み

Arduino の多くのボードの中心にあるのはマイクロコントローラーで、一般的な PC のように OS の上でアプリを切り替えるのではなく、書き込んだ 1 本のプログラムを電源が入っている間くり返し実行します。スケッチは初期化の関数とくり返しの関数を軸に書くのが基本の形で、言語は C++ をもとにしており、ピンの電圧を読み書きするための関数が用意されています。デジタル出力が出せるのは電圧の高低の 2 値だけなので、LED の明るさやモーターの速さを中間の値で動かすには、オンとオフを高速に切り替えて平均の電力を変える方式を使います。アナログ入力は、センサーが返す電圧を段階的な数値に変換して読み取る仕組みです。こうした電気の振る舞いを知らないまま配線すると、部品を傷めたり、値が安定しない原因を突き止められなかったりします。センサーの値を集めて離れた場所から機器を動かす IoT の仕組みも、こうした小さなボードとネットワークの組み合わせから組み立てられます。

チュートリアルを再現するには、ボードと部品を手元にそろえ、配線しながら読み進めることになります。一方で、目次に組込み製品の開発で求められるリアルタイム処理やメモリ管理を主題とする章はなく、電子回路の設計理論を体系立てて学ぶ本でもありません。そうした目的には専門の教科書を組み合わせるほうが確実です。電子工作もマイコンも初めてで、コードを書くと手元の部品が光ったり動いたりする体験から入りたい人、そして旧版で学んだあと IDE 2.0 やクラウド、ARM ボードの扱いをまとめて押さえ直したい人にとって、開発者自身の案内で入口から作品づくりまでを一続きにたどれる本書は、最初の一冊として選びやすい入門書です。