GPIO ピン

最初の LED を点灯させるには、最初の列を LOW に設定し、その後で最初の行を HIGH に設定する必要がありました。これで回路が閉じ、LED が点灯します。

BSP クレートを使っていたときは、とてもわかりやすいものでした。BSP は row1、row2、あるいは col1、col2 のような名前を提供してくれるので、それらをコード内で簡単に使えました。また、LED マトリクス全体を表現するために 2 次元配列を使うこともできました。

しかし HAL を使う場合は、GPIO ピンを直接扱います。row1 や col1 の代わりに、p0_28、p0_21 などのピン名を使います。これらはマイクロコントローラ上の実際のピンであり、入力または出力として設定します。

GPIO とは何か？

GPIO は General Purpose Input Output の略です。これは、コードから制御できるマイクロコントローラ上のピンです。

各 GPIO ピンは次のいずれかになります。

• 出力 : HIGH（電源のようなもの）または LOW（GND のようなもの）に設定できます
• 入力 : センサーやボタンから HIGH か LOW かを読み取れます

GPIO ピンは、コードから制御するスイッチのようなものだと考えてください。ピンを HIGH に設定すると、電源のように振る舞います。LOW に設定すると、GND への経路のように振る舞います。

いくつかのピンを HIGH に、ほかのピンを LOW に設定することで、LED、ボタン、センサーなどを制御できます。

どの GPIO を使うべきかを知るには？

どの GPIO ピンを使うべきかを調べるには、通常、使用しているマイクロコントローラやボードのデータシートまたは技術リファレンスマニュアルを確認します。micro:bit のドキュメントにあるピンマップも参照できます。

わかりやすくするために、LED マトリクス内の各行と各列が nRF52833 マイクロコントローラ上の実際の GPIO ピンにどのように接続されているかを示す表を以下に示します。

Pin 列は GPIO ピン番号を示しています。Port はまだ紹介していない用語です。これは単に、マイクロコントローラによってまとめて管理される GPIO ピンのグループです。マイクロコントローラでは、GPIO ピンは Port 0（p0）や Port 1（p1）のようなポートに整理されていることがよくあります。各ポートは複数のピンを制御できます。

私たちの目標は、1 行目 1 列目にある最初の LED を点灯させることです。最初の行の GPIO ピンは p0_21 です。最初の列の GPIO ピンは p0_28 です。

コードを変更する

では、src/main.rs ファイルを変更して、GPIO ポートと必要な特定のピンを初期化しましょう。

まず、必要なインポートを追加します。

#![allow(unused)]
fn main() {
use nrf52833_hal::gpio::Level; 
use nrf52833_hal as hal;
}

ここで、Level はピンの論理レベルを表す列挙型です。Level::High（論理的な高電圧）または Level::Low（論理的な低電圧）のいずれかになります。

また、nrf52833_hal クレートを hal というエイリアスでインポートしています。これにより、コード全体でモジュールや型を参照するときに、クレートの完全な名前を毎回書かずに済みます。

main 関数の中に、次のコードを追加します。

#![allow(unused)]
fn main() {
let port0 = hal::gpio::p0::Parts::new(peripherals.P0);
let _col1 = port0.p0_28.into_push_pull_output(Level::Low);
let mut row1 = port0.p0_21.into_push_pull_output(Level::High);
}

このコードが行うことは次のとおりです。

• port0 により、Port 0 内の個々のピンにアクセスできます。
• _col1 は プッシュプル出力 として設定され、LOW に駆動されます。これは、そのピンが GND に接続されることを意味します。これにより、その列へ電流が流れ込めるようになり、列が「有効化」されます。
• row1 も プッシュプル出力 として設定されますが、こちらは HIGH に駆動されます。これは、そのピンが電源（3.3V など）に接続されることを意味します。これにより、電流の供給元を与えることで、その行が「選択」されます。

プッシュプル出力とは？

プッシュプル出力は、マイクロコントローラの GPIO ピンでよく使われる電気的な構成です。このモードでは、ピンは出力を HIGH と LOW の両方に能動的に駆動できます。

• HIGH に設定されると、ピンは電源電圧（通常は 3.3V または 5V）に接続され、接続された部品へ電流を供給できます。
• LOW に設定されると、ピンは GND に接続され、電流を吸い込むことができます。

これは、ピンが浮いた状態のままになることがなく、常に明確な電圧レベルを持つことを意味します。LED やリレーのようなデジタル出力を駆動したり、論理信号を制御したりするのに適しています。

ラインを LOW に引き下げることしかできず、HIGH にするには外部プルアップ抵抗が必要な オープンドレイン や オープンコレクタ 出力とは異なり、プッシュプル はその両方を行えるため、汎用出力にとってシンプルで信頼性の高い方式です。