【C言語】第9章第11回：ハードウェア制御プログラムの作成

2025年1月17日 a-mun

C言語は、ハードウェア制御の分野で広く使用されています。本記事では、基本的なハードウェア制御の手法とプログラミング例について学びます。

Table of Contents

0. 記事の概要

この記事を読むメリット

ハードウェア制御の基礎理解：GPIOやI/Oポートを操作する方法を学びます。
低レベルプログラミングの実践：ハードウェアとの直接的なやり取りを体験します。
応用力の向上：IoTデバイスや組み込みシステムの基礎スキルを習得します。

この記事で学べること

GPIO制御の基本概念
デバイス制御プログラムの作成
プログラムの応用例

1. ハードウェア制御の基本

1.1 GPIOとは？

GPIO（General Purpose Input/Output）は、汎用の入出力ポートで、デジタル信号を通じてハードウェアを制御します。多くのマイクロコントローラやシングルボードコンピュータで使用されます。

1.2 GPIO制御の仕組み

入力モード：センサーなどのデバイスから信号を受け取る。
出力モード：LEDやモーターなどを制御するための信号を送信する。

1.3 GPIOを制御するための環境準備

Raspberry PiやArduinoなどのデバイス
GPIOピンの制御ライブラリ（例：WiringPi、Pigpio）

2. GPIOを使用したLED制御

2.1 LED点灯プログラムの例

#include <wiringPi.h>

#define LED_PIN 0 // GPIOピン番号

int main() {
    wiringPiSetup(); // WiringPiの初期化
    pinMode(LED_PIN, OUTPUT); // GPIOを出力モードに設定

    while (1) {
        digitalWrite(LED_PIN, HIGH); // LEDを点灯
        delay(1000); // 1秒待機
        digitalWrite(LED_PIN, LOW); // LEDを消灯
        delay(1000); // 1秒待機
    }

    return 0;
}

動作解説

GPIOの初期化：`wiringPiSetup`関数でGPIOライブラリを初期化します。
出力設定：`pinMode`でピンを出力モードに設定します。
点灯と消灯：`digitalWrite`を使用してLEDを制御します。

3. 練習問題

以下の課題に挑戦して、GPIO制御の理解を深めましょう。

LEDが3回点滅して停止するプログラムを作成してください。
2つのLEDを交互に点灯させるプログラムを作成してください。
スイッチを押したときにLEDが点灯し、再度押すと消灯するプログラムを作成してください。

4. 練習問題の解答と解説

問2の解答例

#include <wiringPi.h>

#define LED1_PIN 0
#define LED2_PIN 1

int main() {
    wiringPiSetup();
    pinMode(LED1_PIN, OUTPUT);
    pinMode(LED2_PIN, OUTPUT);

    while (1) {
        digitalWrite(LED1_PIN, HIGH);
        digitalWrite(LED2_PIN, LOW);
        delay(500);
        digitalWrite(LED1_PIN, LOW);
        digitalWrite(LED2_PIN, HIGH);
        delay(500);
    }

    return 0;
}

このプログラムでは、2つのLEDを交互に点灯させます。

5. まとめ

本記事では、C言語を使用したハードウェア制御の基本とGPIOの実装例を紹介しました。次回は、さらに高度な制御方法やプロジェクト例を学びます。