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#NervesJPAdvent Calendar 2024

Day 11

Nerves × Raspberry Pi: USB-シリアルケーブルを簡単かつ安全に接続する方法

Last updated at Posted at 2024-12-01

はじめに

この記事では、USB-シリアルケーブルを Raspberry Pi に接続するための、簡単かつ実用的な方法を紹介します。この方法では、ジャンパーワイヤーと 3 ピンコネクタハウジングを使用し、ケーブルを改造せずに安全に接続できます。特に初心者の方にとって取り組みやすく、配線ミスを防ぎつつ、シンプルかつ整理された接続が実現できるのが特徴です。

経緯

先日、東京の秋葉原で開催された 秋葉原でパーツお買い物&そのまま Nerves 入門! というイベントに参加しました。このイベントは、@myasu (Myasu) さんと @nako_sleep_9h (Nako) さんが共同企画し、電子工作や Elixir に関心のある人たちが集まって、楽しい学びの時間を共有しました。参加者みんなで秋葉原の電子街でパーツを探し回った後、Raspberry Pi 4 で Nerves を動かして実験を楽しむという内容でした。

Myasu さんは、Elixir や Nerves を活用した IoT 開発に関する著書『Elixir ではじめる IoT 開発入門  Nerves プラットフォームで組み込み開発にトライ!』を執筆されています。この書籍は、Elixir と Nerves を用いた組み込み開発の基礎から応用までを詳しく解説しており、初心者から上級者まで幅広い層に向けた内容となっています。特に、実践的なサンプルコードやプロジェクト例が豊富に含まれており、実際の開発現場で役立つ知識を習得することができます。また、Nerves を使ったプロジェクトのセットアップ方法やデプロイ手順など、実務で直面する課題への対応方法も詳しく紹介されています。この書籍を通じて、Elixir と Nerves を活用した IoT 開発の魅力と可能性をぜひ体感してみてください。

イベント中に、私は「配線のピン番号を覚えるのが苦手で、接続ミスが多い」という悩みを Myasu さんに相談しました。すると、Myasu さんは「ジャンパーワイヤーと 3 ピンコネクタハウジングを使うと便利だよ」と、この方法を教えてくれました。このテクニックを試してみたところ、配線ミスの不安が解消され、接続が非常にスムーズになったので、この記事でその方法を紹介します。

この技の利点

  • 接続の簡単さ:3 ピンコネクタハウジングで配線を整理し、誤配線やショートのリスクを軽減します。
  • 再利用性:USB-シリアルケーブルを改造しないため、他のプロジェクトでもそのまま使えます。
  • 整理されたセットアップ:ワイヤーがきれいにまとまり、作業がしやすくなります。
  • 初心者向け:はんだ付けや特別な工具が不要で、手軽に始められます。

DSC_0129.jpg

参考になる資料

以下の資料は、USB-シリアルケーブルの接続や Raspberry Pi の GPIO ピンに関する理解を深めるのに役立ちます:

  • Adafruit による USB-シリアルケーブルガイド
    USB-シリアルケーブルを使用して Raspberry Pi と PC を接続し、ターミナルからアクセスする方法を詳細に解説しています。初心者でも分かりやすい手順がステップごとに示されています。

  • Pinout.xyz
    Raspberry Pi の GPIO ピン配置を確認できるインタラクティブなガイドです。ピンの機能や役割が色分けされており、視覚的に理解しやすくなっています。

必要な部品と工具

3 ピンコネクタハウジング

  • ジャンパーワイヤーを整理するための小型プラスチックハウジング。

Monotaro: 3-Pin Connector Housing

USB-シリアルケーブル

  • Raspberry Pi を PC に接続し、ターミナルにアクセス可能。

Adafruit USB-Serial Cable

ジャンパーワイヤー

  • USB-シリアルケーブルのピンを Raspberry Pi の GPIO ピンに接続。

Jumper Wires

小型ドライバー

  • コネクタハウジングの組み立てに役立つ。

Small Screwdriver

手順

このセクションでは、USB-シリアルケーブルを安全に Raspberry Pi に接続する方法をステップごとに解説します。電子工作に慣れていない初心者の方でも安心して取り組めるよう、手順を分かりやすく説明します。

ジャンパーワイヤーを準備する

GND、RX、TX に対応する 3 本のジャンパーワイヤーを選びます。

ジャンパーワイヤーの一方の端からプラスチックコネクタを慎重に取り外します。 小型ドライバーやピンセットを使うと簡単です。

DSC_0117.jpg

Screenshot from 2024-12-01 10-55-41.png

金属ピンを曲げたり傷つけないよう、慎重に作業してください。

取り外したピンを整え、「GND、RX、TX」の順序で並べておきます。

色分けを決めておくと、後の接続時に迷わず作業できます。たとえば、以下のような色分けが考えられます。

  • 黒: GND(グラウンド)
  • 白: RX(受信)
  • 緑: TX(送信)

このルールを決めておくことで、再接続時や他のプロジェクトでもスムーズに配線が行え、トラブルシューティングも簡単になります。

コネクタハウジングを組み立てる

プラスチック製の 3 ピンコネクタハウジングを用意しジャンパーワイヤーの金属ピンを以下の順序で挿入します:

  1. 1 ピン目(左端): GND(黒)
  2. 2 ピン目(中央): RX(白)
  3. 3 ピン目(右端): TX(緑)

各ピンが「カチッ」とはまる音がするまで、しっかりと押し込みます。

image.png

USB-シリアルケーブルに接続する

用意したジャンパーワイヤーを以下のように USB-シリアルケーブルに接続します:

  • GND(黒) → GND ピン
  • RX(白) → TX ピン
  • TX(緑) → RX ピン

RX(受信)と TX(送信)は交差する形で接続します。

DSC_0125.jpg

Raspberry Pi の GPIO に接続する

Pinout.xyz を参照して、GPIO ピンの役割を確認します。

作成した 3 ピンコネクタを Raspberry Pi の GPIO ピンに慎重に挿し込みます。以下の順序を守ってください:

  • GND(黒) → Ground(グラウンド)ピン
  • RX(白) → TX(送信)ピン
  • TX(緑) → RX(受信)ピン

ピン配置を間違えると正常に動作しないため、Pinout.xyz で GPIO 配置を再確認してから作業してください。

DSC_0128 (1).jpg

動作確認

  1. Raspberry Pi の電源を入れます。
  2. PC でシリアルターミナルを開き、通信が正常に行われるか確認します。

おわりに

この記事では、Raspberry Pi に USB-シリアルケーブルを接続するためのシンプルな方法を紹介しました。この方法は、初心者でも手軽に取り組めるだけでなく、配線を安全かつ再利用可能な形で整理できます。

私自身、秋葉原でパーツお買い物&そのまま Nerves 入門!Myasu さんから教えていただいたこの方法を実践し、その便利さを実感しました。この方法を活用することで、デバッグ作業や Nerves の設定、新しいプロジェクトへの挑戦がさらにスムーズになるはずです。

この記事が、同じような課題を抱える方や、Raspberry Pi の活用をさらに広げたい方にとって参考になれば幸いです。ぜひ一度試してみてください!

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