菅井 賢

マイコンユーザーのさまざまな疑問に対し、マイコンメーカーのエンジニアがお答えしていく本連載。6回目は、初心者の方からよく質問される「マイコンで高輝度LEDを直接光らせる方法」についてです。

マイコンユーザーのさまざまな疑問に対し、マイコンメーカーのエンジニアがお答えしていく本連載。5回目は、初心者の方からよく質問される「未使用GPIO（汎用I/O）の処理はどうすれば良いの？」についてです。

マイコンユーザーのさまざまな疑問に対し、マイコンメーカーのエンジニアがお答えしていく本連載。4回目は、「ラッチアップ」に関する質問です。ラッチアップの仕組みと対策もご紹介します。

マイコンユーザーのさまざまな疑問に対し、マイコンメーカーのエンジニアがお答えしていく本連載。3回目は、初心者の方からよく質問される「マイコンの電源に接続するデカップリングコンデンサの推奨タイプと接続方法」についてです。

マイコンユーザーのさまざまな疑問に対し、マイコンメーカーのエンジニアがお答えしていく本連載。2回目は、実際の開発者の方からよく質問される「水晶やセラミック発振子を使った発振回路の設計方法」についてです。

マイコンユーザーのさまざまな疑問に対し、マイコンメーカーのエンジニアがお答えしていく本連載。記念すべき1回目は、マイコン初心者の方からよく質問される「CISCとRISCの違い」についてです。

タイマー（Timer）は、キッチンタイマーのように、時間が経過したことを知らせる装置です。しかし、経過時間を測る以外にも指定した周期のパルスを出力したり、入力パルスの周期を測ったりすることにも使用します。むしろ、最近ではそのような用途の方が多いようです。そのため最近のマイコンには特別な機能を備えたタイマーが多くあり、使用方法もマイコンによって異なります。そこで、今回はSTM32シリーズ（STマイクロエレクトロ二クス製）に搭載されている汎用タイマーを例にとって、タイマーの基本的機能を説明します。

マイコンを作る工程をプロセスと呼びます。マイコンは多くのMOSトランジスタで構成されています。MOSトランジスタは、厳密にはMOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）ですが、ここでは省略してMOSと呼びます。具体的には、シリコン（元素記号Si）上にMOSを作る工程がプロセスの主な工程になります。MOSの詳しい説明はいろいろな記事が既にありますので、今回はマイコンを使うエンジニアが必要とする知識で、プロセスに関係するものを説明します。

マイコンが行う仕事の中で、最も簡単な仕事は、「端子から0/1の信号を出すこと」と、「端子に入力された0/1の信号を読み取ること」です。非常に簡単な動作ですが、非常に重要な動作です。どんな高機能なマイコンでも、必ず使われている機能であり、今回はこの機能を行う「入出力ポート」を説明します。

マイコンが実行する命令はROMなどのメモリの中に0/1のパターンで格納されています。しかし、0/1のパターンではユーザーが何の命令なのか分かり難く、不便です。そこで、0/1のパターンに言葉を定義して、ユーザーはその言葉を使ってプログラムを作ります。その言葉を“プログラム言語”と呼んでいます。言い換えると、ユーザーはプログラム言語をマスターしていないと、マイコンのプログラムを作れないことになります。プログラム言語にはいくつか種類があります。今回は、それらを説明します。

CPUはマイコンの中枢ですが、さらにその中で演算を行うユニットがALU（Arithmetic and Logic Unit）です。マイコンの核に相当するといってもよいでしょう。実際の算術演算、論理演算はALUで行われます。今回は、ALUの中身がどうなっているかを説明します。

皆さんご存じのように、マイコンはいろいろな演算を行います。でも、実は算術演算の中では足し算しかできないんです。マイコンは足し算と、論理反転とシフトを組み合わせて、その他の算術演算（引き算、掛け算、割り算）を実現しています。では、どうやって演算しているのかを説明します。

お待たせしました。いよいよCPUの話です。CPUはマイコンの中枢部分に相当します。30年くらい前のマイコンはCPUだけで構成されていました。メモリや周辺機能は別のICとしてプリント基板上でマイコンの周辺装置として接続されていました。それほどマイコンにとって大切な部分です。

マイコンの中身って、どうなっているのでしょうか？ どうやって複雑な演算を実行しているのでしょうか？ その仕組みを知っておくと、いざマイコンを使う時にとても役立ちます。今回は、マイコンの内部の仕事の流れをつかんでください。

マイコンを使いこなすために知っておくべき基本用語を毎回1つずつ取り上げて解説する新連載がスタート!!　第1回目の今回は、「そもそも“マイコン”って何？」という問い掛けから、マイコンの実態や応用分野、具体的な働きについて紹介します。