リレーでON (4) Feather STM32F405 Express

　この連載では、いろいろな負荷をON/OFFするために機械式リレーを使う事例を取り上げています。用途によっては半導体リレーが便利なこともありますが、多くは機械式リレーが使われます。

　第1回で、マイコンはArduino UNOを使いました。CPUはATMega328です。ここではAdafruit Feather STM32F405 Expressを使います。CPUはSTマイクロエレクトロニクスのSTM32F405（Cortex M4）を採用しています。形状はスリムで、USBはType-Cです。Li-Po電池の充電回路とコネクタをもち、1mmピッチの4ピンコネクタQwiic（STEMMA QT）は、I2C接続専用ポートです。

●利用するリレー

　第1回と同じく、秋月電子通商で入手して組み立てた、

　　　　ドライバ内蔵リレーモジュールキット[AE-G5V-DRV] 通販コード　K-13573

です。ブレッドボード上で利用するのに適しています。最大で、交流125Vac-0.5Aもしくは直流24Vdc-1Aという負荷がつなげます。低い直流電圧で利用します。

●駆動のための接続

　LEDとリレー回路は、第1回のArduino UNOと同じように配線します。STM32F405の信号レベルはHighが3.3Vです（5Vも使える）。リレーのドライブ回路の入力は2V以上であれば駆動できます。

　次の図は、マイコン・ボードのI/Oです。D13はほかのArduinoと同じく赤色のLEDがつながっています。D8は外部にピンが出ていなく、ボード上のNeoPixel LEDにつながっています。D2、D3、D4、D7は見つかりませんでした。A6は外部にピンが出ていなく、バッテリのVbatにつながっています。

　接続図です。リレーの駆動は9番ピン、電源は3.3Vで使用します。

　スケッチです。上記の配線はしたままでスケッチをコンパイル、実行します。スケッチは以前とは変更し、8番を9番に変えました。

void setup() {
    pinMode(9, OUTPUT);
}

void loop() {
    digitalWrite(9, LOW);
    delay(3000);
    digitalWrite(9, HIGH);
    delay(3000);
}

　コンパイルの途中、LEDは光りませんでした。スケッチの書き込みが終わると、3秒ごとに点滅を繰り返します。リレーの動作するときのカチッという音も聞こえます。

●9番以外のポートの様子

　Arduino UNOのI/Oポートは、特別な用途のピン以外では電源が入って、コンパイルが実行され、動作が開始するまでLowレベルです。特別な用途とは、UART（0、1番）です。Arduino UNOとSpresenseで調べた様子はこちらのページにあります。

void setup() {
// put your setup code here, to run once:
}

void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
}

　上記の空のスケッチを書き込んだ後、テスタで電圧を測定しました。D1（Tx）、D5、D6、D11、D12、D13、D14（SDA）、D24（MISO）、D25（MOSI）番、A0～A5のピンの電圧は次の結果になりました。

  • D9、D10は0V
  • D1（Tx）、D5、D6、D11、D12、D13、D23（SCK）、D24（MISO）、D25（MOSI）番、A0～A5のピンは、0.2～0.3V
  • D0（Rx）、D14（SDA）、D15（SCL）は3.3V

●9番以外のポートの動作

　各ポートにリレーをつなぎ、スケッチをそのポートに変更しながら実行しました。リレーの動作音を聞いて確認しました。上記の電圧を測定したポートのすべてが正常に動作しました。

コラム　STM32duino

　STM32F405ボードでArduino IDEを動かすための手順は、

　　Arduino IDE Setup

に書かれています。ほかのボードと同様に、環境設定にある「追加のボードマネージャのURL」を追加する方法です。しかし、それだけでは、書き込みツールのSTM32CubeProgrammerがないというエラー・メッセージが出ます。

　　STM32CubeProg

から、STM32CubeProgrammer（2.3.0）ダウンロードし、解凍した中の.exeをインストールしました。現時点のArduino IDEは1.8.11が最新版です。

　スケッチをコンパイルして書き込みは、ほかのボードとは異なります。

　　DFU Bootloader Details

に書かれているように、B0端子を3.3Vへつなぎ、リセット・ボタンをクリックすると、デバイスマネージャのUniversal Serial Bus devicesにSTM32 BOOTLOADERが見えます。この状態で書き込みが実行されると、正常に完了します。

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