測定シーン別オシロスコープ活用術 第5回「マイコンI/Oの応答チェック」

マイコン（マイクロコントローラ）のI/Oピンは、外部デバイスとのインターフェースに欠かせない信号出力・入力の要です。オシロスコープを使ってこれらのI/O動作を可視化することで、プログラム通りの応答が出ているかを確認できます。

マイコンI/Oの典型的な測定対象

■ GPIOのHigh/Low出力（LED点灯制御、リレー駆動など）
■ 入力ピンによる外部信号の検出（スイッチ、センサー入力）
■ UART/SPI/I2Cなどの通信信号
■ PWM出力による制御波形（モーター、ブザーなど）

測定時の準備と設定

■ I/Oピンの論理レベル（3.3V／5V）に合わせて垂直スケールを調整する
■ 単純なON/OFF信号なら、エッジトリガーで立ち上がり／立ち下がりを安定表示
■ 周期動作する信号は、周期トリガーやパルストリガーが有効
■ UARTなどの通信波形には、オシロのデコード機能を活用することで内容の解析も可能

測定時の注意点

■ プルアップ・プルダウン抵抗がある場合、信号の遷移に時間がかかることがある
■ ファームウェアバグやI/O設定ミスが原因で波形が出力されないケースも多い
■ 周辺回路がI/Oの出力に影響を与えていないか（ショート・ノイズなど）を確認する
■ 信号の立ち上がり／立ち下がり時間や、グリッチ（不正な短いパルス）も確認ポイントとなる

応答の評価方法

■ 実行タイミングの遅延がないか、他の信号との関係で確認する
■ 特定の条件下（例：割り込み発生時）の応答も観測し、意図通り動作しているか評価
■ 信号が一瞬しか出ない場合は、波形保持（ホールド）機能やシングルトリガーを活用する
■ 連続測定したい場合は、ロギング機能やPCへの波形転送を活用

まとめ

マイコンI/Oの動作確認は、組み込み開発の初期トラブルの特定やデバッグに大変役立ちます。オシロスコープを使えば、プログラムとハードウェアが正しく連携しているかを視覚的に検証でき、開発効率を大幅に向上させることができます。次回は「オーディオ波形の確認とひずみの可視化」について解説します。

測定シーン別オシロスコープ活用術（全8回）

対象読者：オシロを使ったことがある中級者向け

■ 第1回：電源回路の基本測定（リップル／過渡応答）
■ 第2回：センサー出力の確認（温度／加速度）
■ 第3回：PWM信号のデューティ比確認
■ 第4回：アナログ vs デジタル信号の測定方法の違い
■ 第5回：マイコンI/Oの応答チェック
■ 第6回：オーディオ波形の確認とひずみの可視化
■ 第7回：FFTを使ったノイズ源の分析
■ 第8回：複数チャネルの同時測定と相関分析