StackChan 3つの拡張ポート
M5StackChan AI Desktop Robot (ESP32-S3)
Q. StackChan（M5Stack公式版）には3つの拡張ポート（4ピンのコネクタ）がついていますが、この I2C、GPIO、UARTとは何ですか？
A. StackChanの側面に搭載されている3つのポートは、いずれもGrove規格に準拠しており、多数の市販Groveモジュールが直接接続可能です。
Grove（グローブ）規格
Groveは、M5Stackが採用するコネクタおよびモジュール規格です。主な特徴は以下の通りです。
コネクタ形状： HY2.0-4P（4ピン）コネクタを使用し、GND、電源（通常5Vまたは3.3V）、信号線2本を統一したレイアウトとしています。
利点： センサーやアクチュエータなどの周辺機器を、はんだ付けなしで簡単に接続・交換できる点にあります。M5Stackエコシステム全体で広く互換性があります。
色分けによる用途表示（StackChanの場合）
- 赤色（PORT.A）：I2C通信用
- 黒色（PORT.B）：汎用入出力（GPIO）用
- 青色（PORT.C）：UART通信用
1. I2C（Inter-Integrated Circuit）
I2Cは、2線式のシリアル通信バス規格です。
主な用途： センサー類（温湿度、加速度、距離、IMUなど）、小型ディスプレイ、RTC、EEPROMなどの低速デバイスに最適です。
特徴： マスター（主装置）とスレーブ（従装置）の関係で動作し、1本のバス上に複数のデバイスを接続可能。各デバイスは固有のアドレスで識別されるため、配線が少なく済む。通信速度は比較的低〜中速です。
使用する信号線： SDA（Serial Data）、SCL（Serial Clock）
StackChanでの該当ポート： PORT.A（ピン: G2=SDA、G1=SCL）
2. GPIO（General Purpose Input/Output）
GPIOは、汎用入出力ピンを意味します。
主な用途： ボタンやスイッチの入力検知、LEDやリレーの駆動、サーボモーターのPWM制御、アナログセンサーの読み取りなど。
特徴： 各ピンをソフトウェアで柔軟に設定可能。デジタル入出力、PWM出力、ADC入力、割り込み機能などに対応し、拡張性が高い。
StackChanでの該当ポート： PORT.B（ピン: G9、G8）
3. UART（Universal Asynchronous Receiver-Transmitter）
UARTは、非同期シリアル通信の規格です。
主な用途： GPSモジュール、他のマイコンとの通信、Bluetoothモジュール、音声合成/認識モジュール、デバッグ用コンソールなど。
特徴： クロック線が不要で、シンプルな2線（+GND）で双方向通信が可能。ボーレートを合わせる必要がある。
使用する信号線： TX（Transmit）、RX（Receive）
StackChanでの該当ポート： PORT.C（ピン: G17=TX、G18=RX）
まとめ
StackChan側面の3ポートはGrove規格で提供され、PORT.A = I2C、PORT.B = GPIO、PORT.C = UARTとして標準化されています。各ポートはソフトウェア上でピンの再割り当てをすることも可能ですが、Groveモジュールとの互換性や保守性を考慮すると、デフォルトの用途に従うことが推奨されます。
- PORT.A（I2C）： CoreS3に搭載されている
- PORT.B（GPIO）、PORT.C（UART）： ボディ側のBase Adapter Boardに実装されている
StackChan 4つの基板
Q. Base Adapter Boardとは何ですか？
A. Grok > StackChanは CoreS3（コントローラー）とロボットボディで構成されており、ボディ側には4つの基板が搭載されています。
1. Base Adapter Board
左がBase Adapter Board（基板の裏側にあたる）。右が取り外したCoreS3
CoreS3とStackChanボディを接続するインターフェース基板
- サーボ制御回路（シリアル：G6/G7）
- IR回路（G5/G10）
- I2Cバス拡張回路（G11/G12）
- IO Expander（PY32L020）搭載
2. Base Touch Board
ボディの上部に張り付いているBase Touch Board。外して裏返すとタッチパネルが見える
タッチ入力・視覚フィードバック・NFC読み取りを扱う基板
- 3ゾーンタッチパネル（Si12T系）搭載
- RGB LED（WS2812C 12個）搭載
- NFCモジュール（ST25R3916／I2C 0x50／アンテナ内蔵）搭載
LEDの駆動・制御はBase Adapter BoardのIO Expander経由で行われます。
3. Base Power Board
StackChan背面パネルの奥にあるBase Power Board
USB-Cからの充電・バッテリーからの給電を管理する基板
- 550mAhバッテリー搭載
- AXP2101電源管理IC搭載
- BM8563 RTC搭載
- INA226バッテリーモニタ（I2C 0x41）搭載
- サーボモーターへの電源供給用コネクタが配置
サーボの制御信号はBase Adapter Board経由です。
4. Base Ring Board
足（写真右側）を外すと見えてくるBase Ring Board（左側）
ヨー軸サーボの360°連続回転に対応するための基板
- 転時でも電源・信号を維持するスリップリング相当の機構を搭載
- 本機構により、StackChanの足下にあるUSBポート（写真右側にある）は回転中でも安定した給電・通信が可能
なお、USBによる給電・ファームウェアの書き込みは、CoreS3側ではなくボディ側のかかとにあるUSBポートを使用することが公式に推奨されています。
StackChanのなぞ～「充電ポートはどっちだ？」編より。CoreS3側のUSBポートは❎非推奨
上記は電子工作の素人がGrokにまとめさせた情報です。誤りがありましたらご指摘頂けると幸いです。（note記事はこちら）
各基板の写真は以下の動画から切り出しました。