マイクロファン、既存の指導書が使えるArduino UNO R3準拠の教育用マイコン基板「TRYGEAR-AVR」発売！3.3V8MHz稼働で最新デバイスに対応

■ 開発の背景：教育現場が抱える「学習以外の負担」を解消するために

「TRYGEAR」シリーズのマイコン基板は、教育現場での利用を強く意識して設計されています。

 

従来のマイコン演習では、教員による授業前の配線材を含む部品選定や配布、生徒・学生による不慣れな配線作業、配線ミスの特定と修正、演習前後・演習中の部品紛失など、学習の本質とは異なる「付帯作業やトラブル」が教員／生徒・学生双方の大きな負担となっていました。

 

また、ブレッドボードを用いた配線は状態の維持が難しく、次回の演習時間まで各自の配線を安定して保存しておくことが困難であるという課題もありました。

■ 新世代教育用マイコン「TRYGEAR」シリーズの共通特長

「TRYGEAR」シリーズは、教育現場におけるこれらの課題を、演習用途に最適化したハードウェア構成で解決しました。

 

1. 標準的なオンボード・インターフェース

教育現場で親しまれているArduino UNOに準じたソケット配置を採用し拡張性を確保した上で、演習で多用される下記の入出力やコネクタをあらかじめ基板上に標準実装しています。

 

・タクトスイッチ ×3

・LED ×3

・圧電スピーカー

・RCサーボ用コネクタ ×2

・I2C用コネクタ

・TFTディスプレイ用コネクタ

・OLEDディスプレイ用コネクタ

入出力の標準実装により、導入演習であれば面倒で時間を要し誤りやすい配線作業の多くを排除でき、全員が共通の回路構成ですぐに演習に取り掛かることができます。応用演習においては、スイッチ、LED、圧電スピーカー等の基本配線に時間を割くことなく、アプリケーション固有の回路作成やプログラム構築に集中できます。

 

また、TFT/OLEDディスプレイを手軽に接続でき、マイコン基板の本来の使用法であるプログラミング用PCから取り外した状態でも、デバッグ情報やアプリケーションの出力をわかりやすく表示できるため、試作や評価を効率よく行えます。

 

2. センサーや入出力デバイスなどの優れた拡張性（3.3V駆動）

従来のArduino UNO等とは異なり、基板の稼働電圧は「3.3V」になっています。近年のセンサーや入出力デバイスの主流である3.3Vデバイスを、配線を複雑化させる電圧変換回路なしに直接接続できます。

 

■ 互換モデル「TRYGEAR-AVR」の特長

「TRYGEAR-AVR」は、世界中の教育現場で標準機となっている「Arduino UNO R3」と同じMCU「ATmega328P」を採用した、究極の互換・次世代教育用マイコン基板です。これまでに世界中で蓄積されてきた膨大な教材、指導書、プログラム（スケッチ）、そして教育ノウハウのすべてをそのまま継承しながら、従来のブレッドボード演習が抱えていた課題を一挙に解決できます。

 

1. レジスタ操作やアセンブラまで対応する「安心の継続性」

Arduino UNO R3用に作成されたプログラムは、MCUの機能や性能を限界まで引き出すための「内蔵ペリフェラルの利用」「レジスタの直接操作」「割り込み要因ごとの割り込みベクタ」「機種依存形式のプログラム記述」、さらには「アセンブラコード」にいたるまで基本的にすべてそのまま動作し、既存の指導書や教育ノウハウを継承できます。

 

唯一、大学や高専の高度な演習で行われるような「レジスタの直接操作」によってタイマーや通信速度を制御しているシステムの場合のみ、クロック（8MHz）に合わせた定数の微調整が必要となりますが、これも「マイコンの動作クロックと周波数計算の関係」を学生が深く論理的に学ぶ、最高の発展演習テーマとなります。

 

2. 入出力やセンサーの追加配線で立ち止まらない「驚きの発展性」

従来のArduino UNO R3を用いた演習では、「Lチカ」の次のステップに進む際、ブレッドボードでの複雑な配線手順や、部品の取り回しに多くの時間を奪われ、プログラミングにおける「思考の分断」が発生していました。「TRYGEAR-AVR」では、Lチカの後にすぐオンボードのスイッチと連携させたり、圧電スピーカーで確認音を追加したりといったシステムの拡張を、学習者が自発的によどみなく進めることができます。

 

さらに、従来のUNO R3（5V駆動）で最新のI2CセンサーやTFT/OLEDディスプレイを扱うには、信号線の「電圧変換回路（5V↔3.3V）」をブレッドボード上に追加する必要があり、これが配線の複雑化や混乱を増長する大きな障害となっていました。一方「TRYGEAR-AVR」は、近年の主要デバイスを安全にダイレクト接続できる3.3V駆動を採用。学習者は自身のアイディアの実現に必要な最新のセンサーや表示デバイスをためらうことなく手軽に活用できるため、授業時間を無駄にすることなく、自然に高度で発展的なものづくり（制作演習）へと展開していけます。

 

3. 多様な演習を考慮した「柔軟性の高い端子割り当て」

「TRYGEAR-AVR」には豊富なオンボード入出力が搭載されているため、一見すると外部回路の接続に利用できる端子が制限されているように感じられます。しかしながら、独自の回路設計の工夫により、従来のArduino UNO R3とほぼ同様にすべてのコネクタ端子を外部回路との接続・拡張にフル活用できるよう設計されています。

 

オンボードの3つのタクトスイッチ：

あらかじめ意図的にプルアップ抵抗を配置していません。これにより、スイッチを使用しない課題では、端子を単なる汎用入出力（GPIO）として外部回路の拡張に活用できます。また、あえて「プルアップがない状態のスイッチ入力の不安定さ（浮遊状態）」を体験させる、一歩踏み込んだ演習にも最適です。

LEDとRCサーボコネクタが接続されている2つの端子：

ATmega328PのハードウェアPWM出力が可能な端子に直結されています。RCサーボの角度制御やLEDの滑らかな調光演習において、

・プログラムによるディレイ（遅延）を使用する方法

・タイマー割り込みを使用する方法

・タイマーのハードウェアPWM機能を使用する方法

など、初心者向けの簡易的なコードから、実務に耐えうる高度な制御プログラミングまで、段階的に深く学べる設計となっています。なお、これらの端子はLEDと電流制限抵抗によりプルダウンされた回路構成となっていることに留意すれば、汎用入出力（GPIO）として外部回路の拡張に問題なく活用できます。

オンボードの圧電スピーカー：

貴重なデジタルピン（D0〜D13）を占有することなく駆動できるよう、表面実装型MCUの余剰端子を有効活用した独自の配線を採用しています。これにより、ビープ音やアラーム音などの音声出力を手軽に演習に組み込みながらも、外部拡張用のデジタル端子は従来のUNOと全く同じ自由度で、各種センサー等の接続に利用可能です。

 

4. 純正ツールチェーンによる「Arduino C/C++プログラミング」

大学の理工系学部や高専の実験・演習で幅広く使用されているArduino言語（C/C++）によるプログラミングが可能で、Arduino IDEに標準実装されている純正のツールチェーン（コンパイラや書き込みツール）をそのまま利用可能です。学校のPC演習室などで導入する際も、アカウント権限の制限等でトラブルになりがちな「サードパーティ製ツールの追加インストール」が一切不要です。

なお、Arduino UNO R3/R4同様メモリ容量が小さいため、Python (CircutiPython, MicroPython)はサポートしておりません。

 

■ 製品仕様

プロセッサ： ATmega328P (8MHz)

メモリ： 32KB Flash ROM、2KB RAM

稼働電圧： 3.3V（近年のセンサーやディスプレイを直接接続可能）

形状： Arduino UNO 準拠ソケット配置（独自拡張あり）

入力： タクトスイッチ ×3、RESET

出力： LED ×3、圧電スピーカー

拡張コネクタ： TFT/OLEDディスプレイ用端子、I2Cデバイス用端子、RCサーボ用端子 ×2

標準価格： 3,740円（税込）

 

■ 各種リンク

マイクロファン オンラインショップ（ご購入はこちら）： https://www.microfan.shop/products/trygear-avr-r1

TRYGEAR-DASH RP2350A 詳細紹介： https://www.microfan.jp/trygear-avr-r1

TRYGEARシリーズ 詳細紹介： https://www.microfan.jp/trygear

 

■ 商標に関する表示

※ Arduinoは、Arduino AGの登録商標です。

※ 記載されている会社名、製品名などは、各社の商標または登録商標です。

 

■ 株式会社ピープルメディア / マイクロファンについて

株式会社ピープルメディアは、九州工業大学・硴崎研究室における空間情報処理技術の研究成果の社会実装や教育の情報化に取り組むことを目的に、同大学発のベンチャー企業として設立されました。「マイクロファン事業部」は、大学教育の最前線で培った知見を凝縮し、マイクロコントローラを活用したマイコン基板の開発・販売、および教育カリキュラムや教材の開発を行っています。

 

ピープルメディアの設立者で取締役研究開発部長の硴崎 賢一は、日本初の情報工学部を擁する九州工業大学において36年にわたり情報工学に関する研究・教育に従事した、同大学の名誉教授です。

 

マイクロファンは、高度な研究開発実績と教育現場での豊富な指導経験に基づき、「教員と学習者がともに本質的な課題に集中し、主体的に学びを楽しめる」教材開発に取り組んでいます。単なるハードウェアの提供にとどまらず、学校や教育委員会との教材共同開発、教育用マイコン基板を活用した教育講習会の実施など、情報教育や次世代の技術者育成をソフト・ハード両面から支援します。

 

マイクロファン オンラインショップ： https://www.microfan.shop

マイクロファン 公式サイト： https://www.microfan.jp

株式会社ピープルメディア 公式サイト： https://www.peoplemedia.jp

 

【学校・教育機関向け支援サービス】

マイクロファンは、マイコン基板の提供に加え、教育現場のニーズに合わせた以下の支援業務を承っております。

 

教育カリキュラムの構築支援： 名誉教授の知見を活かした、体系的な学習プログラムの構築支援や各種のコンサルティング。

オリジナル教材の共同開発： 各教育機関のシラバスや学習目標に最適化した、独自のマイコン基板や周辺モジュールの企画・開発。

教育講習会・ワークショップの開催： 教員向けの技術研修や、学生を対象としたプログラミング・組み込み演習の出前授業、講習会の実施。

 

【企業向け支援サービス】

自社製品開発で培った高度な技術力を活かし、組込みシステムのソフトウェア受託開発や技術コンサルティングを承っております。

 

■ 【お問い合わせ先】

担当者： 株式会社ピープルメディア マイクロファン事業部（担当：硴崎）

E-mail： kakizaki@peoplemedia.jp