Seeed Studio XIAO SAMD21 の使い方

note

この文書は AI によって翻訳されています。内容に不正確な点や改善すべき点がございましたら、文書下部のコメント欄または以下の Issue ページにてご報告ください。
https://github.com/Seeed-Studio/wiki-documents/issues

Seeed Studio XIAO SAMD21 の使い方

Seeed Studio XIAO SAMD21（以前は Seeeduino XIAO と呼ばれていました）は、Arduino 互換の強力な親指サイズの開発ボードシリーズである Seeed Studio XIAO ファミリーの最初の製品です。このボードは低消費電力マイクロコントローラーである ATSAMD21G18A-MU を搭載しています。一方で、この小型ボードは処理性能が高く、消費電力が少ないという特徴があります。小型サイズで設計されており、ウェアラブルデバイスや小規模プロジェクトに使用できます。

Seeed Studio XIAO SAMD21 には 14 本のピンがあり、11 のデジタルインターフェース、11 のアナログインターフェース、10 の PWM インターフェース（d1-d10）、1 つの DAC 出力ピン D0、1 つの SWD パッドインターフェース、1 つの I2C インターフェース、1 つの SPI インターフェース、1 つの UART インターフェース、シリアル通信インジケーター（T/R）、ピン多重化を通じたブリンクライト（L）として使用できます。LED（電源、L、RX、TX）の色は緑、黄、青、青です。さらに、Seeed Studio XIAO SAMD21 には Type-C インターフェースがあり、電源供給とコードのダウンロードが可能です。リセットボタンが 2 つあり、それらを短絡させてボードをリセットできます。

今すぐ購入 🖱️

ドキュメント

Seeed Studio XIAO SAMD21 の使用方法に関する 2 つのドキュメントがあり、それぞれ異なる分野に焦点を当てています。以下の表を参考にしてください：

Seeed によるドキュメント	Nanase によるドキュメント
ピン配置図	インターフェース
Seeed Studio XIAO SAMD21 の使い方	Seeed Studio XIAO SAMD21 と MicroSD カード（SPI）
Seeed Studio XIAO SAMD21 GPIO の使用方法	Seeed Studio XIAO SAMD21 と GPS（UART）
Seeed Studio XIAO SAMD21 リソース	シングルサイクル IOBUS

Seeed Studio XIAO SAMD21 での CircuitPython

• Seeed Studio XIAO SAMD21 での CircuitPython の使い方 をご覧ください。

特徴

• 強力な CPU: ARM® Cortex®-M0+ 32bit 48MHz マイクロコントローラー（SAMD21G18）を搭載し、256KB フラッシュメモリ、32KB SRAM を備えています。
• 柔軟な互換性: Arduino IDE に対応。
• 簡単なプロジェクト操作: ブレッドボードに対応。
• 小型サイズ: 親指サイズ（21x17.8mm）で、ウェアラブルデバイスや小規模プロジェクトに最適。
• 多様な開発インターフェース: 11 のデジタル/アナログピン、10 の PWM ピン、1 つの DAC 出力、1 つの SWD ボンディングパッドインターフェース、1 つの I2C インターフェース、1 つの UART インターフェース、1 つの SPI インターフェース。

仕様

項目	値
CPU	ARM Cortex-M0+ CPU(SAMD21G18)、最大48MHzで動作
フラッシュメモリ	256KB
SRAM	32KB
デジタルI/Oピン	11
アナログI/Oピン	11
I2Cインターフェース	1
SPIインターフェース	1
QTouch	7 (A0, A1, A6, A7, A8, A9, A10)
UARTインターフェース	1
電源供給およびダウンロードインターフェース	Type-C
電源	3.3V/5V DC
寸法	21×17.8×3.5mm

ハードウェア概要

caution

一般的なI/Oピンについて： MCUの動作電圧は3.3Vです。一般的なI/Oピンに接続される電圧入力が3.3Vを超えると、チップが損傷する可能性があります。

電源供給ピンについて： 内蔵のDC-DCコンバータ回路により、5V電圧を3.3Vに変換できるため、VIN-PINおよび5V-PINを介して5V電源でデバイスを供給できます。

XIAO SAMD21は現在バッテリー電源のみをサポートしており、バッテリー接続中にType-Cを接続することはできません。これは安全上のリスクを引き起こす可能性があります。

使用時には注意し、シールドカバーを持ち上げないでください。

ブートローダーモードに入る

ユーザーのプログラミングプロセスが失敗した場合、Seeed Studio XIAO SAMD21ポートが消えることがあります。この問題は以下の操作で解決できます：

• Seeed Studio XIAO SAMD21をコンピュータに接続します。
• 図に示されたRSTピンをピンセットまたは短い線で2回短絡します。
• オレンジ色のLEDが点滅し、点灯します。

この時点で、チップはブートローダーモードに入り、書き込みポートが再び表示されます。SAMD21チップには2つのパーティションがあり、1つはブートローダー、もう1つはユーザープログラムです。製品は出荷時にシステムメモリにブートローダーコードを焼き付けています。上記の手順を実行することでモードを切り替えることができます。

リセット

Seeed Studio XIAO SAMD21をリセットするには、以下の手順を実行します：

• Seeed Studio XIAO SAMD21をコンピュータに接続します。
• ピンセットまたは短い線を使用してRSTピンを1回だけ短絡します。
• オレンジ色のLEDが点滅し、点灯します。

注意：内蔵LEDの動作はArduinoのものとは逆です。Seeed Studio XIAO SAMD21ではピンをLOWに引き下げる必要がありますが、他のマイクロコントローラーではHIGHに引き上げる必要があります。

割り込み

Seeed Studio XIAO SAMD21のすべてのピンは割り込みをサポートしていますが、5ピンと7ピンは同時に使用できません。割り込みの詳細についてはこちらを参照してください。

ピンの多重化

ピンを自分で設定する必要はありません。ピンを使用した後、関数を直接呼び出すことができます。

デジタル入力と出力

• ピン6をデジタルピンとして使用：

const int buttonPin = 6;     // プッシュボタンピンの番号
const int ledPin =  13;      // LEDピンの番号

int buttonState = 0;         // プッシュボタンの状態を読み取る変数

void setup() {
  // LEDピンを出力として初期化
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  // プッシュボタンピンを入力として初期化
  pinMode(buttonPin, INPUT);
}

void loop() {
  // プッシュボタンの状態を読み取る
  buttonState = digitalRead(buttonPin);

  // プッシュボタンが押されているか確認。押されている場合、buttonStateはHIGH
  if (buttonState == HIGH) {
    // LEDを点灯
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
  } else {
    // LEDを消灯
    digitalWrite(ledPin, LOW);
  }
}

アナログ読み取り

• ピン6をアナログピンとして使用：

void setup() {
  // ledPinを出力として宣言
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  // センサーから値を読み取る
  sensorValue = analogRead(sensorPin);
  // ledPinをオンにする
  digitalWrite(ledPin, HIGH);
  // プログラムを<sensorValue>ミリ秒停止
  delay(sensorValue);
  // ledPinをオフにする
  digitalWrite(ledPin, LOW);
  // プログラムを<sensorValue>ミリ秒停止
  delay(sensorValue);
}

シリアル通信

• ピン6をUARTのTXピンとして使用（UARTのRXピンはピン7）：

void setup() {
    Serial1.begin(115200);
    while (!Serial);
}

void loop() {
    Serial1.println("Hello,World");
    delay(1000);
}

I2C

• ピン5をIICのSCLピンとして使用（IICのSDAピンはピン4）：

// Wire Master Writer
// Nicholas Zambetti <http://www.zambetti.com>による

#include <Wire.h>

void setup()
{
  Wire.begin(); // I2Cバスに参加（マスターの場合はアドレスはオプション）
}

byte x = 0;

void loop()
{
  Wire.beginTransmission(4); // デバイス#4に送信
  Wire.write("x is ");        // 5バイト送信
  Wire.write(x);              // 1バイト送信  
  Wire.endTransmission();    // 送信停止
  x++;
  delay(500);
}

SPI

• ピン8をSPIのSCKピンとして使用（SPIのMISOピンはピン9、MOSIピンはピン10）：

#include <SPI.h>
const int CS = 7;
void setup (void) {
   digitalWrite(CS, HIGH); // スレーブセレクトを無効化
   SPI.begin ();
   SPI.setClockDivider(SPI_CLOCK_DIV8); // クロックを8で分割
}

void loop (void) {
   char c;
   digitalWrite(CS, LOW); // スレーブセレクトを有効化
   // テスト文字列を送信
   for (const char * p = "Hello, world!\r" ; c = *p; p++) {
      SPI.transfer (c);
   }
   digitalWrite(CS, HIGH); // スレーブセレクトを無効化
   delay(2000);
}

QTouch

QTouchの使用方法については、以下の例プロジェクトを提供しています：Seeed Studio XIAO SAMD21のQ-Touch機能を使用してフルーツピアノを作る方法。

アナログ入力と出力

PWMベースの「アナログ出力」を備えているだけでなく、SAMD21はデジタル-アナログコンバータ（DAC）という形で真のアナログ出力も提供します。このモジュールは0〜3.3Vのアナログ電圧を生成できます。これにより、より自然な音を持つオーディオを生成したり、「デジタルポテンショメータ」としてアナログデバイスを制御することが可能です。

DACはArduinoのピンA0でのみ利用可能で、analogWrite(A0, <value>）を使用して制御します。DACは最大10ビットの解像度に設定可能です（セットアップでanalogWriteResolution(10)を呼び出すことを忘れないでください）。これにより、0〜1023の値が0〜3.3Vの間の電圧を設定します。

DACに加えて、SAMD21のADCチャネルはATmega328とは異なり、最大12ビットの解像度を備えています。これにより、アナログ入力値は0〜4095の範囲になり、0〜3.3Vの電圧を表します。ADCを12ビットモードで使用するには、セットアップでanalogReadResolution(12)を呼び出してください。

DACのシリアルプロット

以下はDACとADCの両方を示す例です。この実験を設定するには、A0をA1に接続します。A0にアナログ電圧を供給し、それをA1で読み取ります。これはチュートリアルで最も簡単な回路です：

note

Seeed Studio XIAO SAMD21拡張ボードを使用するSeeed Studio XIAO SAMD21

このスケッチはA0に0〜3.3Vの範囲の正弦波出力を生成します。その後、A1を使用してその出力をADCに読み取り、0〜3.3Vの電圧に変換します。

もちろん、シリアルモニタを開いて電圧値のストリームを確認することができます。しかし、正弦波がテキストで視覚化しにくい場合は、Arduinoの新しいシリアルプロッタを使用してみてください。Tools > Serial Plotterに移動します。

DAC

コードを提供してくれたAleksei Tertychnyiに感謝します。関連するすべての機能は彼によって開発および提供されました。

#define DAC_PIN A0 // コードを少し読みやすくする
float x = 0; // sinを取る値
float increment = 0.02;  // xを各回増加させる値
int frequency = 440; // 正弦波の周波数

void setup() 
{
  analogWriteResolution(10); // アナログ出力解像度を最大値の10ビットに設定
  analogReadResolution(12); // アナログ入力解像度を最大値の12ビットに設定

  Serial.begin(9600);
}

void loop() 
{
  // 0〜1023の間の電圧値を生成
  // 正弦波をこれらの値の間でスケールする：
  // 511.5でオフセットし、sinを511.5倍する。
  int dacVoltage = (int)(511.5 + 511.5 * sin(x));
  x += increment; // xの値を増加

  // 0〜3.3Vの間の電圧を生成
  // 0= 0V, 1023=3.3V, 512=1.65Vなど。
  analogWrite(DAC_PIN, dacVoltage);

  // A1（A0に接続）を読み取り、12ビットADC値を
  // 0〜3.3Vの電圧に変換
  float voltage = analogRead(A1) * 3.3 / 4096.0;
  Serial.println(voltage); // 電圧を出力
  delay(1); // 1msの遅延
}

結果

はじめに

ハードウェア

必要な材料

• Seeed Studio XIAO SAMD21 x1
• コンピュータ x1
• USB Type-C ケーブル x1

tip

一部のUSBケーブルは電力供給のみ可能で、データ転送ができない場合があります。USBケーブルをお持ちでない場合や、使用中のUSBケーブルがデータ転送可能かどうかわからない場合は、seeed USB type C support USB 3.1をご確認ください。

• ステップ 1. Seeed Studio XIAO SAMD21 と Type-C ケーブルを準備します。

• ステップ 2. Seeed Studio XIAO SAMD21 をコンピュータに接続します。その後、黄色の電源LEDが点灯するはずです。

ソフトウェア

note

Arduinoを初めて使用する場合は、Arduinoの使い方を参照することを強くお勧めします。

• ステップ 1. Arduinoソフトウェアをインストールします。

Arduino IDEをダウンロード

Arduinoアプリケーションを起動する

以前にダウンロードしたArduinoアプリケーション（arduino.exe）をダブルクリックします。

note

Arduinoソフトウェアが別の言語で読み込まれる場合は、設定ダイアログで言語を変更できます。詳細はArduinoソフトウェア（IDE）ページをご覧ください。

• ステップ 2. Blinkの例を開く

LED点滅の例スケッチを開きます：File > Examples > 01.Basics > Blink。

• ステップ 3. Arduino IDEにSeeeduinoを追加する

File > Preference をクリックし、以下のURLを「Additional Boards Manager URLs」に入力します：

https://files.seeedstudio.com/arduino/package_seeeduino_boards_index.json

Tools-> Board-> Boards Manager... をクリックし、検索欄に "Seeed Studio XIAO SAMD21" と入力します。「Seeed SAMD Boards」が表示されますので、これをインストールします。

• ステップ 4. ボードとポートを選択する

ボードをインストールした後、Tools-> Board をクリックし、 "Seeed Studio XIAO" を見つけて選択します。これで、Arduino IDE用にSeeed Studio XIAO SAMD21のボード設定が完了しました。

Arduinoボードのシリアルデバイスを Tools | Serial Port メニューから選択します。通常、COM3以上が該当します（COM1 と COM2 は通常ハードウェアシリアルポート用に予約されています）。確認するには、Arduinoボードを切断してメニューを再度開き、消えたエントリを確認してください。それがArduinoボードです。再接続してそのシリアルポートを選択します。

• ステップ 5. プログラムをアップロードする

環境内で「Upload」ボタンをクリックします。数秒待つと、アップロードが成功した場合、ステータスバーに「Done uploading.」というメッセージが表示されます。

アップロードが完了して数秒後、ボード上のピン13（L）LEDが点滅（オレンジ色）を開始するはずです。点滅した場合、おめでとうございます！Arduinoのセットアップが完了しました。問題がある場合は、トラブルシューティングの提案を参照してください。

note

フラッシュの最大サイズは8KBです。詳細はリソース内のATSAMD218A-MUデータシートをご覧ください。

サンプルアプリケーション

• Seeed Studio XIAO SAMD21 を使用して Raspberry PI にログインする方法

• SPI 通信インターフェース

• Raspberry Pi を使用して壊れた XIAO を復旧する方法。John_Doe さんの共有に感謝します。

リソース

• [PDF] ATSAMD218A-MU データシート

• [PDF] Seeed Studio XIAO SAMD21 回路図

• [電子書籍] XIAO: Big Power, Small Board Mastering Arduino and TinyML

• [ZIP] Seeed Studio XIAO SAMD21 KiCAD ファイル

• [ZIP] Seeed Studio XIAO SAMD21 Eagle ファイル

• [DXF] Seeed Studio XIAO SAMD21 寸法 (DXF)

• [LBR] Seeed Studio XIAO SAMD21 Eagle フットプリント

• [ZIP] Seeed Studio XIAO SAMD21 工場出荷時ファームウェア

• [XLSX] Seeed Studio XIAO SAMD21 ピン配置シート

• [STEP] Seeed Studio XIAO SAMD21 3D モデル

• 🔗 [Kicad] Seeed Studio XIAO SAMD21 フットプリント

コースリソース

• [電子書籍] XIAO: Big Power, Small Board Mastering Arduino and TinyML

技術サポート & 製品ディスカッション

当社の製品をお選びいただきありがとうございます！製品の使用体験がスムーズになるよう、さまざまなサポートを提供しています。お客様の好みやニーズに応じた複数のコミュニケーションチャネルをご用意しています。