【Arduino】RS232-TTL変換モジュールを使ったシリアル通信の基礎～RXとTXピンの役割とは～

2024年12月21日2025年12月24日

概要

シリアル通信は、Arduinoや他のマイコンと周辺機器とのデータ交換において非常に重要な役割を果たします。特にRX（受信）ピンとTX（送信）ピンは、デバイス間でデータを送受信するための基本的なインターフェースです。今回は、RXとTXピンの役割、使い方、そして実際にどのように接続すれば良いかについて解説します。

1. RXとTXとは？

RX（受信）ピンとTX（送信）ピンは、シリアル通信（UART通信）の基本的な通信ラインです。これらのピンは、データを1ビットずつ送受信するために使用されます。

TX (Transmit)：データを送信するピンです。送信側（例えば、Arduino）から受信側（例えば、PCやセンサー）にデータを送ります。
RX (Receive)：データを受信するピンです。受信側（例えば、Arduino）が送信側（例えば、PCやセンサー）からのデータを受け取ります。

これらは、基本的に通信を行うための片方向の線ですが、送信側と受信側が反対の役割を持つことを理解しておくと、接続の際に混乱しません。

2. シリアル通信の基本的な動作

シリアル通信では、データがビット単位で順番に送受信されます。通信の基本的な流れは以下の通りです。

送信側（TX）からデータを送信: 送信側（TXピン）は、データを1ビットずつ順番に送ります。このデータは、一般的には**0（LOW）と1（HIGH）**の2つの状態で表現されます。
受信側（RX）でデータを受信: 受信側（RXピン）は、送信側からのデータを受け取ります。このデータは、通信の規格（例えば、ボーレート、データビット、パリティビット）に従って受信されます。

シリアル通信の基本的な構成

TX -> RX：送信側のTXピンから受信側のRXピンにデータが流れます。
RX -> TX：受信側のRXピンから送信側のTXピンにデータが返送されることは、逆方向の通信に使われます。

3. RXとTXの接続方法

RXとTXは常に逆方向で接続する必要があります。具体的には、次のように接続します。

送信側のTXピン → 受信側のRXピン
受信側のTXピン → 送信側のRXピン

例えば、ArduinoとPC（またはPCに接続したシリアルモジュール）の通信を行う場合、次のように接続します：

ArduinoのTXピン（通常はD1ピン） → シリアルモジュールのRXピン
ArduinoのRXピン（通常はD0ピン） → シリアルモジュールのTXピン

注意点：
シリアル通信において、ピンの接続は逆方向でなければなりません。つまり、送信側のTXピンは受信側のRXピンに接続され、受信側のRXピンは送信側のTXピンに接続される必要があります。

4. RXとTXの使用例

Arduinoのシリアル通信（USB経由）

ArduinoをPCに接続する際、USBポート経由でシリアル通信が行われます。この場合、Arduino内のTXピンとRXピンは、PCと直接接続されているわけではなく、USBシリアルコンバータを通じて通信が行われます。PCからArduinoへのデータ送信（TX → RX）、ArduinoからPCへのデータ送信（RX → TX）を行います。

外部センサーや機器との通信

電子天秤やGPSモジュール、温度センサーなどの外部機器とArduinoがシリアル通信を行う場合も、TXとRXピンを使ってデータをやり取りします。この場合、RS232-TTL変換モジュールを使って、RS232（パソコンなどで使われるシリアル通信規格）とArduinoのTTLレベル（5Vまたは3.3Vのデジタル信号）を変換します。

例えば、電子天秤とArduinoを接続する場合、RXピンとTXピンをRS232-TTL変換モジュールを介して接続し、通信を行います。

5. RXとTXの注意点

ボーレートの一致:
通信を行う両者（例えば、Arduinoと電子天秤）のボーレート（通信速度）が一致していないと、データが正しく送受信されず、エラーが発生します。必ず、送信側と受信側でボーレートを一致させてください。
データビット、パリティビット、ストップビットの一致:
ボーレートだけでなく、データビット（通常は8ビット）、パリティビット（NONE、EVEN、ODD）、ストップビット（通常は1ビット）なども一致させる必要があります。
接続の逆方向性:
先ほど述べたように、TXとRXは逆方向に接続する必要があります。接続が逆だと、送信したデータを受信することができません。