ブレットボードを使って、Tessel 2とスイッチやLEDを接続してみよう

Tessel 2ではじめるセンサー電子工作入門 第1回

タクトスイッチを接続する

　今度は、GPIOの入力を使ってみましょう。今回はタクトスイッチ（あるいはタクタイルスイッチ）と呼ばれるスイッチを用います。タクトスイッチはクリック感のあるスイッチで、押したときだけ回路がつながってONになります。このスイッチの状態を、GPIOのデジタル入力を使って判定してみましょう。

回路図

　まずは回路図です。次のように、単にGPIOのピンとGNDの間にスイッチを接続するだけです。ここでは2番ピンを使っています。

スイッチの入力回路

　入力回路といいながら、スイッチがあるだけで何も入力していないように見えますね。でもこれで、スイッチの状態を判定することができるのです。

プルアップ

　tessel 2のGPIOピンは、outputメソッドを実行するまでのデフォルト状態のとき、内部的に3.3Vの電源と抵抗（プルアップ抵抗）で接続されています。このような接続をプルアップと呼びます。

GPIOの内部プルアップ接続

　プルアップ接続されていればスイッチがOFFのとき、GPIOには3.3Vの電源のみが入力されているので、GPIOの入力がHighということになります（厳密にはTessel 2の内部抵抗により分圧されて3.3Vより小さい値の電圧がかかります。また内部抵抗は大きな値のため、GPIOには電流は少ししか流れません）。

　スイッチが押されているときは、GNDに接続されることになるので、GPIOはGNDとの電位差がなくなり電流が流れず、Low状態となります。

　なお、GPIOをGNDに直結している状態では、うっかり端子をHighにしないように注意しましょう。出力がショートしてGPIOに大きな電流が流れてしまい、tessel 2の異常終了や破損の可能性があります。

スイッチの状態を表示する

　ブレッドボードの実際の接続は、次のようになります。

タクトスイッチの接続図

　タクトスイッチは次のように4つの端子があり、同じ側面から伸びている端子間を利用します。

タクトスイッチ

　押されていない状態では、端子1～2間と、3～4間のみが接続されています。押された場合は、全ての端子が接続状態となります。

　では、スイッチの状態を表示してみましょう。

リスト2　index_read.js

const tessel = require('tessel');

const pin2 = tessel.port.A.pin[2];

setInterval(function () {
  pin2.read(function(error, value) { // ピン2の値を読み取る（1）
      console.log(value)
  });
}, 500);

　readメソッドを使うと、GPIOの入力状態を読み取ることができます（1）。

　このサンプルを実行すると、0.5秒ごとにコンソールに1が出力されます。そして、タクトスイッチを押すと、今度は押している間だけ0が表示されます。つまり、スイッチがOFFのときはGPIOがHigh、スイッチがONのときはLowになるということです。

割り込み（interrupt）

　前述したように、GPIOの2番ピンは割り込み（interrupt）用の入力端子として利用できます。割り込みとは、非同期に発生するイベントを検知する仕組みのことです。この割り込みを使うと、GPIOの入力値の変化を非同期に処理することができます。

　先ほどのサンプルでは、setIntervalのループで定期的にGPIOの入力値をチェックしていました。今度は割り込みを使ってみましょう。次のサンプルを実行すると、ボタンを押したり離したりしたときだけ、0か1の値が表示されるようになります。

リスト3　index_on.js

const tessel = require('tessel');

const pin2 = tessel.port.A.pin[2];

pin2.on('change', function(v) { // 割り込みのコールバック定義（1）
    console.log(v)
});

　onメソッドで、割り込みのイベントが発生した場合のコールバックを定義しています（1）。なお、onメソッドで定義できるイベントは次のようになります。

onメソッドで定義できるイベント

イベント	状態
change	入力値が変化したとき
rise	入力値が上昇したとき
fall	入力値が下降したとき

スイッチONでLEDを点灯する

　最後に、スイッチONでLEDを点灯するコードを書いてみましょう。

リスト4　index_sw.js

const tessel = require('tessel');

const pin = tessel.port.A.pin[0];
const pin2 = tessel.port.A.pin[2];
pin.output(0);

pin2.on('rise', function(v) { // riseイベントの定義（1）
  pin.output(1);
});

　riseイベントの際に、GPIOの0番をHighにしています（1）。実行しても最初はLEDは点灯していませんが、スイッチを押すと点灯します。

LEDが点灯したところ

最後に

　今回は、Tessel 2にLEDとスイッチを接続してみました。次回は光センサーを接続して、アナログ入力を利用した回路を紹介する予定です。

参考資料

• Tessel 2
• 接続図はfritzing、回路図はBSch3Vを利用しています。