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はじめに

中小企業の現場では、ちょっとした設備の制御やデータ取得をしたい場面がよくあります。
しかし、専用機器は高価で、Visual Studio などの商用開発環境を導入するのもコストがかかります。

「もっと手軽に、もっと安く、必要な I/O を扱える仕組みが欲しい」

そんな現場の声に応えるために、
ESP32‑S3 と Python を組み合わせた “小型I/Oデバイス” を自作するプロジェクト を始めました。

ESP32‑S3は安価で入手しやすく、USB シリアルを標準搭載しているため、
追加の変換基板なしで PC と通信できます。
ADC / PWM / デジタル I/O も豊富で、小型 I/O デバイスのベースとして最適です。

中小企業では Visual Studio の導入コストがネックになることがあります。
そこで今回は、すべて無償で揃えられる VS Code ＋ Python を採用しました。

最終的には、以下のような 扱いやすい小型 I/O デバイス を完成させます。

ハードウェア、通信プロトコル、Python API まで一貫して設計します。

「安くて、簡単で、現場で使える」
そんな I/O デバイスを自分で作れるようになるのが、このシリーズのゴールです。

Python アプリ
　↓（USB シリアル通信 / JSON コマンド）
ESP32-S3
　↓（I/O 制御）
ADC / PWM / デジタル入出力

Python 側は「Device クラス」を用意し、
ESP32 側は JSON コマンドを受け取って処理するだけのミニマル構成にします。

・目的とコンセプト
・全体アーキテクチャ
・最終ゴール（小型 I/O デバイス）

・開発環境の準備（Arduino / ESP-IDF）
・ファームウェア書き込み
・USB シリアル接続
・最小動作確認（LED 点滅など）

・ピンマップ
・ADC / PWM / デジタル I/O の実装
・動作テスト

・JSON コマンド仕様
・ESP32‑S3 側の受信ループ
・レスポンス形式
・デバッグ方法

・Device クラス設計
・read_adc / set_pwm / read_dio / write_dio
・例外処理とタイムアウト
・簡易テストツール

・ケース設計（3D プリントなど）
・配線と固定
・基板設計と回路のまとめ

・基板の実装（はんだ付け・ケース組み込み）
・Python API を使った I/O 動作確認
・簡易 GUI（PySide）での制御アプリ作成
・拡張の可能性（Wi‑Fi / TCP、ロギング）

次回は、ESP32‑S3 に最小限のファームウェアを書き込み、
USB シリアル経由で PC と通信できるところまで動作確認します。

・開発環境の準備
・ファームウェア書き込み
・USB シリアル接続
・簡単な I/O 動作テスト（LED 点滅など）

📘 ESP32-S3 IO デバイス連載のまとめ記事はこちら
👉 https://qiita.com/Noritama-Lab/items/cae87dc4cd67fe438c82