ILOGICS 제품 사용설명서

# MPINO-16A8R

MPINO-16A8Rは、デジタル入力16点とリレー出力8点を備えた一体型の産業用Arduinoです。 1枚のPCBに、アナログ入力4点、割り込み・エンコーダ、I²C、RS-232・RS-485・UART通信を搭載しています。

Arduino IDE（Arduino C/C++）、またはMPINO STUDIO 2（Arduino C/C++ & ラダーロジック）でプログラムできます。

[MPINO Series仕様表](https://www.ilogics.net/docs/ja-jp_products:mpino_series#mpino_series仕様表 “ja-jp_products:mpino_series”)で、MPINO-16A8Rのボード名、接続方法、最初の入出力番号を確認できます。


## 製品仕様書

## デジタル入力

[初めて配線するときは、デジタル入力1点の確認手順も参照してください。 →](https://www.ilogics.net/docs/ja-jp_guide:wiring#デジタル入力を1点確認する “ja-jp_guide:wiring”)

デジタル入力はフォトカプラで絶縁されており、DC 5~24VのNPNまたはPNP信号を接続できます。 入力方式はCOM0・COM1の配線極性で選択します。

### プログラム例・デジタル入力

digitalRead()でD22~D37の入力状態を200msごとに表示します。 HIGHは1、LOWは0です。

```cpp void setup() {

Serial.begin(115200);

}

void loop() {

for (uint8_t pin = 22; pin <= 37; pin++) {
  Serial.print(F("D"));
  Serial.print(pin);
  Serial.print(F(": "));
  Serial.println(digitalRead(pin));
}
delay(200);

} ```

関連する内蔵関数

#### 関数例・連続読み取りフィルタ：IdigitalRead()

関数プロトタイプ

```cpp bool IdigitalRead(uint8_t pin, uint8_t samples); ```

IdigitalRead(22, 5)はD22を5回連続で読み取ります。 すべてHIGHまたはすべてLOWの場合に状態を更新し、値が混在する場合は前の状態を保持します。 時間ベースのチャタリング防止フィルタと異なり、読み取りの間に遅延を入れません。

```cpp void setup() {

Serial.begin(115200);

}

void loop() {

const bool inputOn = IdigitalRead(22, 5);  // D22を5回連続で読み、安定状態を返す
Serial.println(inputOn ? F("D22 ON") : F("D22 OFF"));
delay(200);

} ```

#### 関数例・チャタリング防止：Ibounce(), IbounceOn(), IbounceOff()

関数プロトタイプ

```cpp bool Ibounce(uint8_t pin, uint32_t debounceTime); bool IbounceOn(uint8_t pin, uint32_t debounceTime); bool IbounceOff(uint8_t pin, uint32_t debounceTime); ```

D22入力に対する3種類のフィルタを比較します。戻り値は、フィルタ処理後のON/OFF状態です。

- `Ibounce(22, 30)`: ON・OFFともに30ms以上安定した後に反映します。 - `IbounceOn(22, 500)`: ONのみ500ms遅延させ、OFFは即時に反映します。 - `IbounceOff(22, 500)`: OFFのみ500ms遅延させ、ONは即時に反映します。

各関数は同じピンに対しても独立して動作します。フィルタはloop()の毎回の処理で実行し、結果の表示だけを200ms間隔で行います。

```cpp unsigned long lastPrint = 0;

void setup() {

Serial.begin(115200);

}

void loop() {

const bool stable = Ibounce(22, 30);  // D22のON/OFFチャタリングを30msでフィルタ
const bool onDelayed = IbounceOn(22, 500);  // D22のONのみ500ms遅延、OFFは即時反映
const bool offDelayed = IbounceOff(22, 500);  // D22のOFFのみ500ms遅延、ONは即時反映

if (millis() - lastPrint >= 200) {

  lastPrint = millis();
  Serial.print(F("Ibounce: "));
  Serial.print(stable);
  Serial.print(F(", IbounceOn: "));
  Serial.print(onDelayed);
  Serial.print(F(", IbounceOff: "));
  Serial.println(offDelayed);
}

} ```

#### 関数例・入力トグル：Ialt()

関数プロトタイプ

```cpp void Ialt(bool input, bool &state_var); ```

Ialt(input, state)は、入力がOFFからONに変わるたびにstateを反転します。 D22を1回押すとD39がONになり、もう1回押すとOFFになります。押し続けている間は状態を保持します。 この例ではIbounce(22, 30)でチャタリングを除去してからIalt()へ渡します。 outputOnは呼び出し間で値を保持するグローバル変数で、Ialt()がこの値を直接変更します。

```cpp bool outputOn = false;

void setup() {

Serial.begin(115200);
digitalWrite(39, LOW);

}

void loop() {

const bool previous = outputOn;
const bool inputOn = Ibounce(22, 30);  // D22のON/OFFチャタリングを30msでフィルタ
Ialt(inputOn, outputOn);  // 入力のOFF→ONでoutputOnを反転
digitalWrite(39, outputOn ? HIGH : LOW);

if (outputOn != previous) {

  Serial.println(outputOn ? F("D39 ON") : F("D39 OFF"));
}

} ```

## リレー出力

[初めて配線するときは、リレー出力1点の確認手順も参照してください。 →](https://www.ilogics.net/docs/ja-jp_guide:wiring#リレー出力を1点確認する “ja-jp_guide:wiring”)

リレー出力は、COM2またはCOM3と各出力端子を物理的に接続する無電圧接点です。 負荷電源を別途接続する必要があります。

### プログラム例・リレー出力

入力D22~D29を出力D39~D46に順番に対応させます。 入力がHIGHの場合、対応する出力がONになります。

```cpp void setup() {

for (uint8_t pin = 39; pin <= 46; pin++) digitalWrite(pin, LOW);

}

void loop() {

for (uint8_t ch = 0; ch < 8; ch++) {
  digitalWrite(39 + ch, digitalRead(22 + ch));
}

} ```

## アナログ入力

アナログ入力範囲は、製品の抵抗構成を変更して選択します。

### プログラム例・アナログ入力

analogRead()でA0~A3のADC生値（0~1023）を表示します。 各チャンネルの電圧・電流モードは、実際の製品設定に従います。

```cpp const uint8_t analogPins[] = {A0, A1, A2, A3};

void setup() {

Serial.begin(115200);

}

void loop() {

for (uint8_t ch = 0; ch < 4; ch++) {
  Serial.print(F("A"));
  Serial.print(ch);
  Serial.print(F(" ADC: "));
  Serial.println(analogRead(analogPins[ch]));
}
delay(500);

} ```

関連する内蔵関数

#### 関数例・入力範囲換算：IanalogRead(), IanalogReadf()

関数プロトタイプ

```cpp int32_t IanalogRead(uint8_t ch, int32_t min, int32_t max); float IanalogReadf(uint8_t ch, float min, float max); ```

A0が標準の0~5V入力、A2が0(4)~20mAの注文オプションで構成された製品で実行してください。 両関数はADC入力を指定したmin~maxの範囲へ換算します。IanalogRead()は小数部を切り捨てた整数、IanalogReadf()は浮動小数点数を返します。A0の0~5V入力を0~100%と電圧で表示します。A2の0~20mA入力は、範囲を0~20に指定して実際の電流値として読み取ります。

```cpp void setup() {

Serial.begin(115200);

}

void loop() {

const int32_t percent = IanalogRead(A0, 0, 100);  // A0入力を0~100%の整数へ換算
const float voltage = IanalogReadf(A0, 0.0f, 5.0f);  // A0入力を0~5Vの浮動小数点数へ換算
const float current = IanalogReadf(A2, 0.0f, 20.0f);  // A2入力を0~20mAの浮動小数点数へ換算
Serial.print(F("A0: "));
Serial.print(percent);
Serial.print(F(" %, "));
Serial.print(voltage, 2);
Serial.print(F(" V, A2: "));
Serial.print(current, 2);
Serial.println(F(" mA"));
delay(500);

} ```

#### 関数例・4～20mA範囲換算：IanalogRead2(), IanalogRead2f()

関数プロトタイプ

```cpp int32_t IanalogRead2(uint8_t ch, int32_t min, int32_t max); float IanalogRead2f(uint8_t ch, float min, float max); ```

A0が標準の0~5V入力、A2が0(4)~20mAの注文オプションで構成された製品で実行してください。 A2に接続した4~20mAセンサの入力を、指定範囲へ換算します。IanalogRead2(A2, 0, 100)は4mAを0%、20mAを100%に換算した整数を返します。IanalogRead2f(A2, 4.0f, 20.0f)は電流を浮動小数点数で返します。約3.6mA未満では両関数ともANALOG\_READ2\_ERROR(65535)、約3.6~4mAでは指定した最小値を返します。

```cpp void setup() {

Serial.begin(115200);

}

void loop() {

const int32_t percent = IanalogRead2(A2, 0, 100);  // A2の4~20mAを0~100%の整数へ換算
const float current = IanalogRead2f(A2, 4.0f, 20.0f);  // A2の4~20mAを電流の浮動小数点数へ換算
if (percent == ANALOG_READ2_ERROR ||
    current == (float)ANALOG_READ2_ERROR) {
  Serial.println(F("A2: 4-20mA input error"));
} else {
  Serial.print(F("A2: "));
  Serial.print(percent);
  Serial.print(F(" %, "));
  Serial.print(current, 2);
  Serial.println(F(" mA"));
}
delay(500);

} ```

#### 関数例・移動平均：analogReadAvg(), analogRead2Avg()

関数プロトタイプ

```cpp int32_t analogReadAvg(uint8_t ch, uint8_t samples); int32_t analogRead2Avg(uint8_t ch, uint8_t samples); ```

A0が標準の0~5V入力、A2が0(4)~20mAの注文オプションで構成された製品で実行してください。 analogReadAvg(A0, 5)はA0のADC生値（0~1023）、analogRead2Avg(A2, 5)はA2の4~20mA補正値（4mA=0、20mA=32767）の移動平均を返します。直近の呼び出しで読み取った正常値を最大5個まで蓄積して平均します。1回の呼び出しで5回読み取る関数ではありません。samplesの最大値は20です。analogRead2Avg()は約3.6mA未満の入力でANALOG\_READ2\_AVG\_ERROR(-1)を返します。

```cpp void setup() {

Serial.begin(115200);

}

void loop() {

const int32_t voltageAvg = analogReadAvg(A0, 5);  // 直近のA0 ADC値、最大5個の移動平均
const int32_t currentAvg = analogRead2Avg(A2, 5);  // 直近のA2の4~20mA補正値、最大5個の移動平均
Serial.print(F("A0 ADC average: "));
Serial.print(voltageAvg);
Serial.print(F(", A2 4-20mA average: "));
if (currentAvg == ANALOG_READ2_AVG_ERROR) {
  Serial.println(F("input error"));
} else {
  Serial.println(currentAvg);
}
delay(500);

} ```

### プログラム例・温度センサ入力

A0をNTC入力の注文オプションで構成した製品でのみ実行してください。 analogRead()でA0の温度センサADC生値（0~1023）を表示します。 摂氏への換算は、以下の内蔵関数で説明します。

```cpp void setup() {

Serial.begin(115200);

}

void loop() {

Serial.print(F("A0 ADC: "));
Serial.println(analogRead(A0));
delay(500);

} ```

関連する内蔵関数

#### 関数例・NTC温度読み取り：ntcRead(), ntcReadf()

関数プロトタイプ

```cpp int ntcRead(uint8_t ch); float ntcReadf(uint8_t ch); ```

A0をNTC 10kΩ入力の注文オプションで構成した製品でのみ実行してください。 NTC入力A0に接続したNTC 10kΩ（25℃）、B=3950Kセンサの温度を読み取ります。 ntcRead()は摂氏温度の10倍の整数（25.3℃ → 253）、ntcReadf()は摂氏温度の浮動小数点数（25.3）を返します。 分解能はどちらも0.1℃です。 変換範囲外の値は-40℃または120℃に制限されるため、断線・短絡の判定値として使用しないでください。

```cpp void setup() {

Serial.begin(115200);

}

void loop() {

const int temperature10 = ntcRead(A0);  // A0温度を摂氏×10の整数で返す
const float temperature = ntcReadf(A0);  // A0温度を摂氏の浮動小数点値で返す
Serial.print(F("ntcRead: "));
Serial.print(temperature10);
Serial.print(F(" (0.1 C), ntcReadf: "));
Serial.print(temperature, 1);
Serial.println(F(" C"));
delay(500);

} ```

## 割り込み・エンコーダ

SDAとSCLには4.7kΩのプルアップ抵抗が内蔵されています。 エンコーダ入力とI²Cは同じピンを使用するため、同時に使用できません。

### プログラム例・パルスカウント

SDA(D20)のFALLINGエッジをカウントします。 入力は4.7kΩのプルアップ（SDA/SCL）です。 32ビット値をATOMIC\_BLOCKで読み取り、500msごとに表示するソフトウェア割り込みの例です。 最大入力周波数でカウントの取りこぼしがないことを保証するものではありません。 SDA・SCLを使用するため、I²C通信と同時に実行しないでください。

```cpp static_assert(digitalPinToInterrupt(SDA) != NOT_AN_INTERRUPT, “Invalid interrupt input”);

#include <util/atomic.h>

volatile uint32_t pulseCount = 0;

void countPulse() {

pulseCount++;

}

void setup() {

Serial.begin(115200);
// SDAはプルアップ状態で、外部信号がGNDに引き下げたときにカウント
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(SDA), countPulse, FALLING);

}

void loop() {

uint32_t snapshot;
ATOMIC_BLOCK(ATOMIC_RESTORESTATE) {
  snapshot = pulseCount;
}
Serial.print(F("SDA pulses: "));
Serial.println(snapshot);
delay(500);

} ```

### プログラム例・エンコーダ入力

A相はSDA(D20)、B相はSCL(D21)に接続します。 4.7kΩのプルアップ（SDA/SCL）を使用し、FALLINGエッジでB相がLOWなら増加する1逓倍カウントの例です。 実際の回転方向はA・B相の配線によって変わります。 SDA・SCLを使用するため、I²C通信と同時に実行しないでください。

```cpp static_assert(digitalPinToInterrupt(SDA) != NOT_AN_INTERRUPT, “Invalid interrupt input”);

#include <util/atomic.h> #include <stdint.h>

volatile int32_t position = 0;

void readEncoder() {

// A相立ち下がり時にB相がLOWなら加算（1逓倍）
if (digitalRead(SCL) == LOW) {
  if (position < INT32_MAX) position++;
} else {
  if (position > INT32_MIN) position--;
}

}

void setup() {

Serial.begin(115200);
// エンコーダA相 → SDA(D20)、B相 → SCL(D21)
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(SDA), readEncoder, FALLING);

}

void loop() {

int32_t snapshot;
ATOMIC_BLOCK(ATOMIC_RESTORESTATE) {
  snapshot = position;
}
Serial.print(F("Encoder: "));
Serial.println(snapshot);
delay(500);

} ```

## 通信と書き込み

RS-485は自動方向制御方式のため、送受信方向を切り替えるための別の制御ピンは不要です。

### プログラム例・基本通信

Serial(115200bps)とRS-232 Serial1(9600bps, 8-N-1)の間で文字を転送します。 availableForWrite()で送信バッファの空き容量を確認します。 Serial2はRS-485、Serial3はTTL UARTです。該当端子を使用する場合は、例のSerial1を対応するオブジェクトに変更します。

```cpp // MP書き込みケーブルのシリアルモニタ ↔ RS-232 Serial1 void setup() {

Serial.begin(115200);
Serial1.begin(9600);  // 相手機器も9600 bps、8-N-1に設定

}

void loop() {

if (Serial.available() && Serial1.availableForWrite()) {
  Serial1.write(Serial.read());
}
if (Serial1.available() && Serial.availableForWrite()) {
  Serial.write(Serial1.read());
}

} ```

### プログラム例・I²C通信

Wireでアドレス0x08~0x77を検索し、応答したアドレスを3秒ごとに表示します。 SDA・SCLを使用するエンコーダ・割り込みの例と同時に実行しないでください。

```cpp #include <Wire.h>

void setup() {

Serial.begin(115200);
Wire.begin();
Wire.setClock(100000);

}

void loop() {

uint8_t found = 0;
for (uint8_t address = 0x08; address <= 0x77; address++) {
  Wire.beginTransmission(address);
  const uint8_t result = Wire.endTransmission();
  if (result == 0) {
    Serial.print(F("I2C: 0x"));
    if (address < 16) Serial.print('0');
    Serial.println(address, HEX);
    found++;
  }
}
Serial.print(F("Devices: "));
Serial.println(found);
delay(3000);

} ```

### プログラム例・Modbus RTU通信

関連する内蔵関数

#### 関数例・Modbus RTU Slave：ImodbusRTUMem(), ImodbusRTUAdr(), ImodbusRTUInit(), ImodbusRTU()

関数プロトタイプ

```cpp void ImodbusRTUMem(uint16_t m_size, uint16_t d_size); void ImodbusRTUAdr(uint16_t m_offset, uint16_t d_offset); void ImodbusRTUInit(HardwareSerial& serialPort, uint8_t slaveId, long baudrate); void ImodbusRTU(); ```

D22の状態をM[0]、A0の生値（0~1023）をD[0]へ格納し、相手機器から読み取ります。RS-232(Serial1)、局番1、9600bps、8N1に設定します。M[0]はFC01・開始アドレス0・1ビット、D[0]はFC03・開始アドレス0・1ワードで読み取ります。アドレスは0から始まる実際の通信アドレスです。通信関数はloop()の毎回の処理で呼び出します。この例では出力を制御しません。

MとDはコアが提供する共有グローバルメモリです。このスケッチは単独で実行します。他のプロトコルと併用する場合は、共有メモリを重複して割り当てないでください。 RS-485端子に接続する場合はSerial1をSerial2に変更し、UART端子ではSerial3を使用します。

```cpp unsigned long lastPrint = 0; bool memoryReady = false;

void setup() {

Serial.begin(115200);
ImodbusRTUMem(8, 8);  // M 8ビットとD 8ワードのメモリを割り当て
ImodbusRTUAdr(0, 0);  // MとDの通信開始アドレスを0に設定
ImodbusRTUInit(Serial1, 1, 9600);  // RS-232を局番1、9600bpsで開始
memoryReady = (M != nullptr && D != nullptr);
if (!memoryReady) Serial.println(F("Memory allocation failed"));

}

void loop() {

if (!memoryReady) return;
M[0] = digitalRead(22);
D[0] = analogRead(A0);
ImodbusRTU();  // 受信したModbus RTU要求を処理

if (millis() - lastPrint >= 1000) {

  lastPrint = millis();
  Serial.print(F("M[0]: "));
  Serial.print(M[0]);
  Serial.print(F(", D[0]: "));
  Serial.println(D[0]);
}

} ```

#### 関数例・Modbus RTU Master：ImodbusRTUmasterInit(), ImodbusRTUmaster()

関数プロトタイプ

```cpp void ImodbusRTUmasterInit(HardwareSerial& serialPort, long baudrate, uint8_t config); uint8_t ImodbusRTUmaster(HardwareSerial& serialPort, uint8_t slaveId, uint8_t functionCode, uint16_t address, uint16_t quantity, uint16_t* data, uint16_t timeoutMs = 100); ```

RS-232(Serial1)で相手スレーブのホールディングレジスタ1個を1秒ごとに読み取ります。相手機器は局番1、9600bps、8N1、FC03・実際の開始アドレス0に設定します。応答はreceived[0]へ保存し、成功した場合だけ表示します。エラーコードは16進数で表示します。上のスレーブ例とは別のスケッチで、M/Dメモリの代わりに受信配列を使用します。 RS-485端子に接続する場合はSerial1をSerial2に変更し、UART端子ではSerial3を使用します。

```cpp unsigned long lastRequest = 0; uint16_t received[1];

void setup() {

Serial.begin(115200);
ImodbusRTUmasterInit(Serial1, 9600, SERIAL_8N1);  // RS-232をModbusマスタとして開始

}

void loop() {

if (millis() - lastRequest < 1000) return;
lastRequest = millis();
const uint8_t result = ImodbusRTUmaster(Serial1, 1, 3, 0, 1, received, 200);  // 局番1のアドレス0から1ワード読み取り、タイムアウト200ms

if (result == IMODBUS_RTU_SUCCESS) {

  Serial.print(F("Register 0: "));
  Serial.println(received[0]);
} else {
  Serial.print(F("Modbus error: 0x"));
  Serial.println(result, HEX);
}

} ```

### プログラム例・LS産電Cnet通信

関連する内蔵関数

#### 関数例・LS産電Cnet SLave：ICnetMem()、ICnetAdr()、ICnetInit()、ICnet()

関数プロトタイプ

```cpp void ICnetMem(uint16_t m_size, uint16_t d_size, uint16_t r_size = 100); void ICnetAdr(uint16_t m_offset, uint16_t d_offset, uint16_t r_offset = 0); void ICnetInit(HardwareSerial& serialPort, uint8_t slaveId, long baudrate); void ICnet(); ```

D22の状態をM[0]、A0の生値（0~1023）をD[0]へ格納し、HMIから読み取ります。相手機器はLS産電Cnet、RS-232、局番1、9600bps、8N1に設定します。ビットは%MX00000(M[0])、ワードは%DW0(D[0])を読み取ります。通信関数はloop()の毎回の処理で呼び出します。この例では出力を制御しません。

M・D・Rはコアが提供する共有グローバルメモリで、この例ではRを使用しません。Modbusの例とは別に単独で実行します。他のプロトコルと併用する場合は、共有メモリを重複して割り当てないでください。 RS-485端子に接続する場合はSerial1をSerial2に変更し、UART端子ではSerial3を使用します。

```cpp unsigned long lastPrint = 0; bool memoryReady = false;

void setup() {

Serial.begin(115200);
ICnetMem(8, 8, 0);  // M 8ビットとD 8ワードを割り当て、Rは未使用
ICnetAdr(0, 0, 0);  // MとDの通信開始アドレスを0に設定
ICnetInit(Serial1, 1, 9600);  // RS-232を局番1、9600bpsで開始
memoryReady = (M != nullptr && D != nullptr);
if (!memoryReady) Serial.println(F("Memory allocation failed"));

}

void loop() {

if (!memoryReady) return;
M[0] = digitalRead(22);
D[0] = analogRead(A0);
ICnet();  // 受信したLS Cnet要求を処理

if (millis() - lastPrint >= 1000) {

  lastPrint = millis();
  Serial.print(F("M[0]: "));
  Serial.print(M[0]);
  Serial.print(F(", D[0]: "));
  Serial.println(D[0]);
}

} ```

[MPINO Series比較表](https://www.ilogics.net/docs/ja-jp_products:mpino_series “ja-jp_products:mpino_series”)

[オンライン製品詳細](https://www.ilogics.net/docs/ja-jp/products:mpino_16a8r)