Arduino （アルドゥイーノ もしくは アルデュイーノまたはアルディーノ） とは、（ハードウェア の）「Arduinoボード」、および（ソフトウェア の）「Arduino IDE」から構成されるシステムである。Arduinoボードは、AVR マイコン 、入出力 ポートを備えた基板 であり、Arduino IDEはC言語 風の「Arduino言語」によってプログラム を制作・コンパイル ・デバッグ 等し、それをArduinoボードに転送 等々するための「統合開発環境 」と呼ばれる、PC上で作動させる一種のソフトウェアである。
また「Arduino」という名称は広義には、それらの開発・改良を行う一連のプロジェクトや、その結果生まれた会社、またその多くの開発者らによるコミュニティ までも指すことがある。
もともと2005年にイタリア で5人の人物によって、「もっとシンプルに、もっと安価に、技術者でない学生でもデジタルなものを作ることができるようにする」という目的を据えたプロジェクトとして「Arduinoプロジェクト」が立ち上がり、彼らが、きわめて安価で、テクノロジーには縁遠い人でも理解でき使えるほどシンプルで（simplicity ）、オープン な ハードとソフトのまとまり、を生み出すことに成功し、それが人々に歓迎され、数年のうちに全世界に普及した。「Arduino IDE」の管理を行い開発コミュニティの窓口となる非営利団体Arduino Foundation、およびArduino関連品の販売の一元管理を行う営利団体Arduino Holdingが関わっている[ 1]
Arduino はワンボードマイコン の一種であり、I/Oポート を備え、インタラクティブ な（つまりセンサ 類を追加して外界の物理的変化を感知させたり、アクチュエータ を追加して外界に物理的な変化を起こさせることが可能な）装置として用いることができるものである。スタンドアローン 型で（つまり、Arduino単体で、一度設定・作動させ始めたら他のコンピュータは一切無しに）作動させることもでき、また他のコンピュータと常時連携させ、そこで動くソフトウェア（例えば、Adobe Flash 、Processing 、Max/MSP 、Pure Data 、SuperCollider 等）をホスト役に設定して、それに従属しコントロールされる形などで用いることも可能なものである。
オープンソースハードウェア であり、オープンソースのごく簡単な規定を守りさえすれば誰でも自由に用いることができ、ハードウェア設計情報のEAGLE ファイルは無料でネット上で公開されている。組み立て済みの基板を購入することもできるほか、誰でも（AVRのIC や他の部品となる半導体素子 やブレッドボード などを電子部品店などで購入するなどして）自分自身の手で Arduinoのハードウェア を組み立てることもできる。Arduino が「オープンソースハードウェアという概念を広めるきっかけとなった」と評価する声もある[ 2]
Arduinoボードは入出力ポートの数、ボードの大きさなどが異なる様々なタイプが用意されており、それらの中から用途や好みに応じて選ぶことができる。
Arduinoを生みだすことになった「Arduinoプロジェクト」は2005年に北イタリア のイヴレーア という街でのen:Interaction Design Institute Ivrea (IDII)において始まった。当時、ロボットのデジタル制御装置の試作をするために学生が用いることが可能だったのは主にBASIC Stamp であり、これは価格が当時$50ほどもし、これは（一般に、あまりお金を持っていないことが多い）学生たちにとっては相当な経済的負担だと感じられていた。もっと安価な制御装置の出現が望まれていたのである。こうしたことを背景に、it:Massimo Banzi 、David Cuartielles、Tom Igoe、Gianluca Martino、David Mellisという5人のグループが、「もっとシンプルに、もっと安価に、技術者でない学生でもデジタルなものを作ることができるようにする」という目的 を据えた「Arduinoプロジェクト」を立ち上げた。この5人のグループが、当時 他者らによって検討されていた同様の目的の品々よりも、遥かに安価で簡単に使用できるものの開発に成功した。
Arduinoプロジェクトは2006年度のアルス・エレクトロニカ賞 で名誉言及を受けた[ 3] [ 4] [ 5]
Arduinoボードは、2008年 10月までに5万ユニット以上[ 6] 2011年 2月までに約15万台[ 7] 2013年 時点で約70万台（公式分のみ。加えて、非公式クローンが同数以上販売されていると予測されている）[ 8]
Arduinoは「デジタル制御用のボード」というジャンルで、非常に安価で、（デジタル制御用ボードの中でも、極めて）シンプルで、消費電力が非常に小さく、こうしたボードの中では世界的に一番普及している。さらに「メイカームーブメント 」（デジタルなモノの自作 を推進する運動）が盛り上がるとともに、その便利なツールとして一層活用されるようになった。
2010年以降、「IoT 」への注目が集まるにつれ、Arduinoはその入門用装置の定番としても扱われるようになっている。
なおプロジェクトの比較的初期から「Arduino」という商標 の権利を持つと主張し その設計・製造・ソフト開発を行う組織は、4人が立ち上げたArduino LLC社 および Gianluca Martinoの立ち上げたArduin SRL社の2つに分裂し対立し（商標使用を巡り）訴訟が起きていたが、2016年に10月に両者の和解 が正式に発表され、2社は統合し、「Arduino IDE」の管理を行い開発コミュニティの窓口となる非営利団体Arduino Foundation、およびArduino関連品の販売の一元管理を行う営利団体Arduino Holding、という体制にする、とされ[ 1]
このプロジェクトを立ち上げたメンバーのひとりMassimo Banziが、いわゆる「いきつけ」にしていたバー の店名が「Bar di Re Arduino」（バー・ディ・レ・アルドゥイーノ ＝「アルドゥイーノ王のバー」）であったので、その店に敬意を表しつつ、プロジェクト名や製品名に「Arduino」という名を使わせてもらうことにした。Re Arduino（アルドゥイーノ王）は「アルドゥイーノ・ディヴレーア 」（意味的には「イヴレーアのアルデゥイーノ」という呼び方）でも呼ばれ、西暦1002年 にイヴレーアの王になり神聖ローマ帝国のハインリッヒ二世 と闘った人物であり（よって、この街の人々には知られている王であり）、このパブはこの王に敬意を払うためにその名を冠していたわけである。なおイヴレーアには「via Arduino アルドゥイーノ通り」という名の（石畳 の）道もあり、このバーは、この道を下方に下り終えたあたり（その後に「Via E. Guarnotta」と名前が変更された区間に入ったあたり、街を流れるドラ・バルテア川（it:Dora Baltea ）へと近づいたあたり）に ある/あった[ 9]
Arduino Uno Arduino Duemilanove Arduino 基板上には、Atmel AVR マイクロコントローラ （ATmega8, ATmega168, ATmega328P, ATMega644P, ATmega1280, SAM3X）を中心とした回路がある。少なくとも5Vシリーズレギュレータ と8MHzもしくは16MHzもしくは84MHzの水晶振動子 （またはセラミック発振子 ）が含まれる。マイクロコントローラにはブートローダ が事前にプログラムされている。
概念レベルでは、RS-232 シリアル接続でプログラムされるが、ハードウェアの実装はバージョンによって異なる。シリアルArduino基板には、RS-232レベルの信号 をTTL レベルの信号に変換する単純な回路が含まれる。Arduinoのほとんどの現行モデルはUSB 経由でプログラムされるため、USB-to-serial アダプタチップ（FTDI FT232RLなど）が表面実装され、USB BタイプかミニBタイプの端子が付いている。Arduino Mini や非公式の Boarduino といった基板では、ホストコンピューター との接続を基板外の USB-to-serial アダプタやケーブルに任せている。
Arduino 基板はマイクロコントローラーのI/Oピンのほとんどを他の回路で使えるようにそのまま開放している。Arduinoの主要モデル（現在はUno）では、14本のデジタルI/Oピンが利用可能で、そのうち6本はパルス幅変調 信号を生成でき、他に6本のアナログ入力（デジタルI/Oピンとしても使用可能）がある。これらのピンは基板の一方の端にあるコネクターに集約されている。ここに接続するシールドと呼ばれる応用基板も発売されている。
Arduino Duemilanoveの後継機、Arduino UnoではFTDI製のUSB-シリアル変換ICを使わずに、USBインタフェース を装備したAVRマイコンを搭載し、このマイコンにプログラムすることで様々なUSBデバイスとして動作させることが出来るようになった。
Arduino NG Arduino Diecimila Arduino Mega2560 Arduino Pro Mini。サイズが18mmx33mmと小さい。 LilyPad Arduino。Lily（ユリ ）のような形のアルドゥイーノ。衣服やカバン 等々に縫い付けて使用することなどを想定したもの。花弁の穴に導電性の糸を通して衣服等に縫いつけることで回路をつくる。 オリジナルのArduinoハードウェアは Arudino SRL が製造している。
これまでに商用製品として製造されたArduinoハードウェアには、以下の物がある[ 10]
Arduino UNO R4 Minima / WiFi Renesas RA4M1
- ARM Cortex-M4 (32bit), RAM 32kB, Flash 256kB
Arduino UNOの最新版。2023年5月 発売。基本構成のMinimaとWi-Fiモジュールを搭載したWiFiの2種類が用意されている。
RTC機能をもつものの水晶発振器を使用していないため時間のズレが大きく、補正機能を使ってボードごとに調整する必要がある。Minimaでは水晶発信器の配線パターンがあり後付けできる。WiFiでは水晶発信器の接続ピンをLEDマトリックスに割り当ていて使用できないものの、RTC バッテリー 電源ピン(VRTC)を備える。
Arduino UNO / R2 / R3
Atmel ATmega328
Duemilanoveの後継。DuemilanoveからUSBシリアル変換チップをFTDI FT232RLからプログラム済みのAtmel ATmega8U2、R3ではAtmel ATmega16U2に置き換えた。これによりArduino UNOの接続をWindowsのコントロール パネルから簡単に確認できるようになった。R3ではSCL, SDA, IOREF, 未使用ピンが追加されている。
Arduino Due Atmel SAM3X8E
- Cortex-M3 (32bit) 84MHz, RAM 96kB, Flash 512kB
Arduino Mega2560 フォームファクタ の発展モデル。2012年10月22日 発売。
Arduino Leonardo Atmel ATmega32U4
Arduino UNOの廉価版でUSBシリアル変換 FTDI FT232RLを無くしている。2012年6月 発売。
Arduino Mega 2560 Atmel ATmega2560
- Flash 256kB
Arduino UNOと同様にUSBシリアル変換にATmega8U2を使用している。
Arduino Mega ADK Atmel ATmega2560
Arduino Mega 2560にMAX3421eを追加してAndroid OSとの連携を強化したモデル。Arduino UNOと同様にUSBシリアル変換にATmega8U2を使用している。
Arduino Micro Atmel ATmega32U4
小型版。Arduino Leonardoと機能は同等で形状はArduino Nanoとほぼ同じ。Micro USB接続。Adafruitとの共同開発。
Arduino Mini Atmel ATmega168
小型版。スケッチのアップロードにArduino miniUSB(USBシリアル変換)を必要。最初期のモデルは02型でStamp02のラベルがある。03型では通信ピンの横にデジタル7番ピンを追加、04型ではGNDピンの位置を変更しリセット ピンを追加している。
Arduino Nano Atmel ATmega168 / ATmega328
小型版。USB Mini Type-Bを装備。自動リセット機能を搭載。v1とv2ではATmega168を使用した3層基板、v3ではATmega328を使用した両面2基板に変更されている。米国Gravitech社がArduinoの名称使用の許諾を得て製造。
Arduino Ethernet Atmel ATmega328
Arduino UNOにWiznet社 W5100を追加してイーサネット接続に対応している。
Arduino Esplora Arduino BT Atmel ATmega168
Bluetooth に対応。Arduino NGをベースにATmega168とBluetoothモジュールのBluegiga WT11, iWrapバージョンを搭載している。入力電圧は1.2V～5.5V、通信速度は115200 baud に固定されている。入力電圧をステップアップDC-DCコンバータ MAX1676を使用して5Vに昇圧してATmega168へ供給、そこから3端子レギュレータ MC33269D-3.0を使用して3.3Vに降圧してBluetoothモジュールへ供給している。Bluetoothモジュールの初期設定は、名前が「ARDUINOBT」でパスワードが「12345」である。このモデルは電波法により日本国内での使用が禁じられている。Arduino Fio Arduino Pro Arduino Pro Mini LilyPad Arduino Atmel ATmega168V / ATmega328V
ウェアラブルな用途に特化した最小の機能を持ち円形の花模様をしている。初期モデル(00型から02型には自動リセット機能が無く、後期モデル(03型以降)で自動リセット機能を搭載、04型からATmega328Vに変更している。スケッチのアップロードに使用するシリアル通信ピンが初期モデルでは4ピン、後期モデルでは6ピンになっており、対応するUSBシリアル変換ケーブルが異なる。設計と開発は、MITのLeah BuechleyとSparkFun Electronics社が行った。
LilyPad Arduino USB LilyPad Arduino Simple LilyPad Arduino SimpleSnap Arduino Yún Arduino Robot Arduino TRE Arduino Zero Arduino Gemma
Serial Arduino
Atmel ATmega8
DB9シリアルインタフェース 装備。完成品の販売はなくキットとしてPCBが売られている。Original ArduinoはMassimo BanziとDavid Cuartiellesの二人によって設計されたArduino Serial v1.0である。Gianluca MartinoとDavid Mellisも開発に加わったArduino Serial v2.0から派生したArduino Single-Sided Serial v2 (Arduino S3V2)も基本設計は全く同じで、他にTom Igoe がデザインしたArduino Serial v2.0aとAdilson Akashiによってデザインされた自動リセット機能を搭載したArduino S3V3 (Severino) がある。RS232CレベルからTTLレベルへは2つのトランジスタ、BC547(NPN,CBE)とBC577(PNP,CBE)を使ってレベルシフト変換している。同等品にはFreeduino v1を含め多くの互換機が作られたが、Freeduino v2などではMAX232を使用して部品点数を減らし安価にする方向で開発されている。
Arduino Extreme
Atmel ATmega8
USBインタフェース装備 (FTDI FT232BM)。もともとあったArduino USBというキットを完成品として売り出したもので、Arduino USB v1及びv2と基本設計は同じでMassimo Banzi, David Cuartielles, Gianluca Martino, David Mellisの四人による。大きな違いは表面実装パーツを使い始めたことである。Arduino Extreme v2からArduino シリーズの特徴であるgridded ground planeが採用された。Arduino USBにはなかった特殊な端子がArduino Extreme v1には用意されている。Arduino Extreme v2から以降のUSBモデルでも共通の「x3」というラベルの付いたFT232BMへのアクセス用端子に変更された。この端子を使用することでFT232BMのBit-bang modeが利用出来るが、GPL v2ライセンスではバイナリーコードを含むことを認めていないため、この機能はArduino の標準機能ではない。
Arduino NG
Atmel ATmega8
USBインタフェースを装備。NGの名称は「Nuova Generazione」を意味する。従来使用されていたFT232BMからFT232RLに変更したことに伴い外部パーツの部品点数を減らすことに成功したモデル。13番ピンにLEDが追加されSPI通信を視覚化した最初のモデルでもある。rev. Cでは13番ピンのLEDが後付けするようになっていた。基板に記載される開発チームメンバーにTom Igoe が加わった。
Arduino NG plus
Atmel ATmega168
USBインタフェースを装備。Arduino NGとの違いはATmega168に変わったこと、及び13番ピンのLEDが再び装着された状態で販売されたことである。
Arduino Diecimila
Atmel ATmega168
USBインタフェースを装備。自動リセット機能搭載。Diecimilaの名称は10,000を意味する。低消費電力化を目指して従来の三端子レギュレータ7805を変更してMC33269D-5.0とMC33269ST-5.0T3を採用した。初めてリセッタブル・ポリヒューズが採用されUSB端子への保護回路となっている。3.3VやAREFポートが搭載されたのもこのモデルからである。
Arduino Duemilanove
Atmel ATmega168 / ATmega328P
Diecimilaの後継。電源自動選択機能を搭載。自動リセット機能搭載。Duemilanoveの名称は2009を意味する。電源自動選択機能の為にPチャンネルMOSFET NDT2955や単電源タイプのオペアンプ LM358Dなどが追加され部品点数が増えた。Diecimilaでは搭載されていたMC33269ST-5.0T3が削除されている。従来のシンプルなモデルからやや回路が複雑化した意欲作。
Arduino Mega
Atmel ATmega1280。
I/Oピンが52個に増え、 メモリサイズが大きくなった。また、使用可能な割り込みが8個になり、従来の製品ラインから大きく進歩している。電源自動選択機能を搭載。自動リセット機能搭載。電源自動選択機能にPチャンネルMOSFET FDN340Pが追加された。Duemilanoveでは削除されていたMC33269ST-5.0T3が再び搭載されている。
Arduino の上に積み上げて使用するシールドが Arduino およびサードパーティーから発売されている。下記は Arduino から発売されている物。
Arduino GSM Shield 第2世代携帯電話 のGSM のシールドArduino Ethernet Shield イーサーネット のシールドArduino WiFi Shield Wi-Fi のシールドWireless SD Shield Arduino USB Host Shield USB のホスト側になるシールドArduino Motor Shield モーターコントローラを搭載したシールド
Wireless Proto Shield XBee のシールドLilyPad Arduino SimpleSnap 下記は サードパーティー から発売されている物。
KONDO-UART Shield 近藤化学株式会社 の、「RCB-4 HV」「RCB-4 mini」と Arduino を繋ぐ為の中継基板を繋ぐのに便利。
Arduinoを動かすためのプログラムを「Sketch スケッチ」と言い、このスケッチを編集・転送するためのソフトウェア（統合開発環境）の代表がArduino IDEである。
Sketch
Arduino上のプログラムはSketch（スケッチ、以下「スケッチ」と記載）と呼ばれる[ 12] C言語 のような構文（シンタックス） のプログラミング言語 である。もとはWiring （ ワイアリング ） （英語版 ） [ 13] 拡張子 は .ino であり[ 14] テキストファイル として保存される。
最小限のスケッチは、2つの特別な関数 で構成する[ 12]
setup() : 電源がオン、またはリセットした後、最初の一度だけ実行される関数[ 15] loop() : setup()関数が終了した後、繰り返し実行される関数。ボードの電源がオフ、またはリセットされるまで、ボードを制御し続ける[ 16] LED 点滅の例
入門者が典型的に試みる最初のスケッチは、単純にLEDを点滅させる「blink」というものである。
（ほとんどのArduinoボードには、最初から表面にLEDが実装され適切な抵抗器 も組み込まれていて、追加部品一切無しでも即時 点灯可能なので、これを一番手軽な出力 装置として入門者は利用する）。
#define LED_PIN 13
void setup () {
pinMode ( LED_PIN , OUTPUT ); // 13番ピンをデジタル出力に設定する
}
void loop () {
digitalWrite ( LED_PIN , HIGH ); // LEDを点灯する
delay ( 1000 ); // 1秒待機する(1000ミリ秒)
digitalWrite ( LED_PIN , LOW ); // LEDを消灯する
delay ( 1000 ); // 1秒待機する
}
Arduino IDE
sketchの編集・転送用のプログラムであり、Arduinoの統合開発環境 の代表格。エディター（編集画面）、コンパイラ 、sketchの転送（ハードウェアへのファームウェア転送）機能などを含む。ソフトウェア開発に不慣れなユーザーでも容易にプログラミングできるよう設計されている。
そのために初期のバージョン1.x はクロスプラットフォーム のJavaアプリケーション として実装されていたクリエイティブ・コーディング環境のProcessing をベースにしており、IDEの見た目も非常に似通っていた。
バージョン2.0 でJavaScript を用いたWebベースのスタンドアロンアプリケーションとして再構築され、デバッガ を用いたステップ実行や、クラウド上のスケッチ保存、読み込みに対応するなど機能も大幅にアップデートされた。
内部ではC言語のコンパイラGCC やアップロードプログラムavrdude が使用されている。
PlatformIO は、主にPlatformIO Labs社が開発するオープンソースのマイクロコントローラの統合開発環境で、Visual Studio Code の拡張機能として提供される。Arduinoに使用されるAVR単体の開発にも使える高機能な環境だが、Visual Studio Codeを日常的に使っている人にとっては同じ環境の開発ができるので、Arduinoの開発に用いるユーザーも多い。
Pduino Firmata はMIDI をベースにした、マイクロコントローラをシリアル通信経由(もっぱらUSBを介する)で制御するための汎用プロトコルである。このプロトコルを使用するためのスケッチはサンプルとしてArduino IDEに付属しているため、一度書き込みをした後は、Firmataに対応する環境を使うことでArduino IDEを使わずにインタラクティブにIO制御をすることができる。ただし、スタンドアロンでArduinoを使用できなくなるため、ラップトップやデスクトップPCから手軽に電子部品の制御するといった用途に適している。
Firmataに対応した環境としては、Processing のFirmataライブラリや、音声信号処理を得意とするビジュアルプログラミング環境Cycling' 74 Max でのMaxuino や、Pure Data (Pd)におけるPduino のような例がある。
MaxuinoやPduinoを使用すると、画面上にグラフィックとしてArduinoのデジタルポートやアナログ入力ポートが表示され、GUI によって各ポートのデータの流れをプログラムできる。非常に簡易にフィジカル・コンピューティングが実現できるため、映像・音楽方面のアーティストによって利用されている。
Arduino のハードウェア設計は Creative Commons Attribution Share-Alike 2.5 ライセンスで提供されており、Arduino のWebサイトで入手可能である。レイアウトなどの情報もいくつかのバージョンのものが公開されている[ 10] 統合開発環境 のソースコードと基板上のライブラリはGPL v2 ライセンスで提供されている[ 17]
ハードウェア設計もソフトウェアもコピーレフト ライセンスで提供されているが、開発者は 「Arduino」 という名称が商標の普通名称化 となることを避けたいと考えており、許諾無く派生製品に使うことを禁じている。Arduino という名称の使用に関する公式方針文書では、プロジェクトが第三者による作業結果を公式な製品に組み入れることについてオープンであることを強調している[ 18]
ハードウェア設計もソフトウェア製品もオープンソースであるため、他の設計者・製造業者も互換機製品をリリースしている。なお、前述の名称問題のため「Arduino」という名前は使っていない。公式のウィキ サイトArduino Playground には、互換機の情報を掲載する場が設けられている。
Arduino AtHeart
Arduino AtHeart プログラムに参加し、売上の5%以下を支払うことで、互換機として紹介され[ 19]
Arduino Certified
Arduino Certified として、公式の認証を受けた Arduino 商品として、Intel Galileo や Intel Edison があり、Arduino IDE でもサポートされている。AVR 以外の CPU でも認証を受けられる。
Arduino IDE の hardware フォルダ内の boards.txt を書き換えることで、対応するマイコンボードを増やすことが出来る。このような例にアーテック の Studuino などがある[ 20]
正確には把握されていないが、公式ボードの非公式クローンの販売台数は公式分よりも多いと予想されており[ 8]
Arduino as ISP
Arduino を使い、Atmel AVR のマイクロコントローラに、Arduino IDE で書いたプログラムを転送することが出来る。まず、Arduino ボード自体に、「ArduinoISP」プログラムを「スケッチの例」から選んで転送し、Arduino ボードと AVR マイクロコントローラを適切に配線し、ArduinoIDE の書き込み装置の設定を「Arduino as ISP」にすることで転送が出来る[ 21]
設計はアメリカの企業 Arduino, LLC が行っている。会社の創業者は、Massimo Banzi、David Cuartielles、Tom Igoe 、David Mellis。
生産はイタリアの企業 Arduino S.R.L. が行っていた。Arduino S.R.L. の創業者は Gianluca Martino。2015年1月23日にArduinoの権利を巡り Arduino, LLC. と Arduino S.R.L. の間で裁判が発生した[ 22]
国内正規販売代理店が2008年に大幅に増え、入手性は大幅に改善された。Megaの発売日の2009年3月26日には、日本を含め、はじめて世界同時発売となった。
Arduino Unoに加えてブレッドボード 、センサー 、リレー などを用いて、音に反応してモータが動くシステムを試作している様子。 Arduinoを用いてhexapodの動きを制御している様子（動画）。 Fritzing
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