💡 この連載は「なんとなく動く」から卒業し、「なぜ動くか」を理解するための連載です。

この連載について

なぜ「ポインタの先」なのか？

Arduinoで電子工作を楽しんできたあなたは、きっとこんな疑問を感じたことがあるはずです：

  • 「digitalWriteは内部で何をしているのか？」
  • 「なぜdelayを使うと他の処理が止まるのか?」
  • 「メモリってどこにあるの？」

その答えは、「ポインタの先」——すなわち、メモリアドレスの向こう側にあります。

組み込みシステムは 「空間・時間・電気」を相手にする世界 です。OSが守ってくれる世界とは違い、すべてを自分で制御しなければなりません。

この連載は、「アドレスだけが現実」 という組み込みの本質を、段階的に、確実に理解するための道筋です。

この連載で得られるもの

🎯 世界観の転換

  • マイコンは状態機械：CPUはメモリから命令を読み、レジスタに書く
  • アドレスこそが現実：変数もレジスタもすべて「場所」
  • 時間を支配する技術：割り込み、DMA、計測の思想
  • 壊れ方を知る強さ：スタック、ポインタ事故、最適化の罠

💡 実践スキル

  • レジスタ直接操作：GPIOをBSRRで叩く
  • ポインタ＝型付きアドレス：怖くない、武器になる
  • 割り込み設計：アンチパターンを知り、正しく実装
  • DMA活用：CPUを暇にする発想
  • 計測文化：DWT CYCCNT で実行時間を測る
  • mapファイル解読：メモリ配置を支配する

📚 つよつよエンジニアへの思考回路

  • データシートは地図：リファレンスマニュアルを武器に
  • 計測しないと議論できない：実測ベースの設計
  • 壊すコードで学ぶ：事故から強くなる
  • 生成コードを見る習慣：C と機械語の対応を知る

連載記事一覧

Phase 0: 導入

回 タイトル 公開日 リンク
第0回 なぜ組み込みは難しく見えるのか ― 空間と時間の世界 ― 2026/02/13 📖 記事を読む

Phase 1: 空間の世界

回 タイトル 公開日 リンク
第1回 マイコンは"アドレスの世界" 2026/02/20 準備中
第2回 メモリ地図を読む（Flash/RAM/Stack/Heap） 2026/02/27 準備中
第3回 Cはメモリをどう表現するか 2026/03/06 準備中
第4回 ビットの世界（レジスタ操作の作法） 2026/03/13 準備中
第5回 ポインタ＝住所（型付きアドレス） 2026/03/20 準備中
第6回 ポインタ事故大全（なぜ壊れる？） 2026/03/27 準備中

Phase 2: 時間の世界

回 タイトル 公開日 リンク
第7回 時間の世界（計測文化の入り口） 2026/04/03 準備中
第8回 割り込みとは何か（NVIC/ベクタ/怖さ） 2026/04/10 準備中
第9回 割り込み設計アンチパターン集【超重要】 2026/04/17 準備中

Phase 3: システムを支配する技術

回 タイトル 公開日 リンク
第10回 DMAという発想（CPUを暇にする） 2026/04/24 準備中
第11回 リンカスクリプトとmapファイル（裏側を見る） 2026/05/01 準備中
第12回 最適化とアセンブラ（そしてつよつよへ） 2026/05/08 準備中

📌 更新情報
新しい記事が公開されたら、このページも随時更新します。ブックマーク推奨！

対象読者

✅ こんな方におすすめ

  • Arduino経験者 で「内部動作を知りたい」と思っている
  • C言語の基礎 は学んだが、ポインタで挫折した
  • 「Lチカはできるけど、なぜ動くか分からない」 と感じている
  • 組み込みの"思想" を理解したい
  • データシートを読めるようになりたい
  • 壊れ方を知って強くなりたい

前提知識

以下の知識があると、よりスムーズに学習できます：

項目 必要レベル 補足
C言語 ⭐⭐☆☆☆ 変数・関数・if文が書ければ十分
Arduino ⭐⭐☆☆☆ Lチカ経験があれば可（なくても大丈夫）
電子回路 ⭐☆☆☆☆ LEDが光る理由が何となく分かるレベル
ポインタ ❌ 不要 この連載で腹落ちさせます

ℹ️ ポインタに自信がない方へ
むしろそれが理想的なスタート地点です。第5回で「ポインタ＝住所（型付きアドレス）」という本質を理解すれば、すべてが繋がります。

必要な機材

全連載で使用する機材は以下の通りです：

🔌 必須機材

機材 型番/仕様 予算 購入先
STM32開発ボード NUCLEO-F401RE 約1,500〜2,000円 秋月電子, Digi-Key, Mouser
USBケーブル Micro-USB Type-B 〜500円 家にあるもので可
ブレッドボード 標準サイズ 〜500円 秋月電子
ジャンパ線 オス-オス、オス-メス 〜300円 秋月電子
LED・抵抗 各種（赤・緑LED、330Ω抵抗） 〜300円 手持ちで可

合計：約3,000円

💡 なぜNUCLEO-F401REなのか？

  • ST-Link/V2-1内蔵：USB接続だけで開発可能
  • Arduinoコネクタ互換：既存のシールドも使える
  • 84MHz Cortex-M4：高速で実行時間の計測に最適
  • 公式サポート：STマイクロの完全サポート
  • 拡張性：Morphoコネクタで全ピンアクセス可能

Blue Pillより若干高価ですが、配線ミス・偽物・書き込み失敗のリスクがゼロ です。

🛠️ 開発環境（無料）

  • STM32CubeIDE（STマイクロエレクトロニクス公式）
    • Eclipse ベースの統合開発環境
    • デバッガ・ビルド・書き込みがすべて完結
    • Windows/Mac/Linux 対応
  • STM32CubeMX（CubeIDEに統合済み）
    • ピン配置・クロック設定のGUIツール
    • 初期化コード自動生成（本連載では最小限のみ使用）

インストール方法は第1回で詳しく解説します。

HALライブラリの扱い方針

この連載では、HAL（Hardware Abstraction Layer）は最小限 にします：

  • CubeMX/CubeIDEで"土台だけ作る"（クロック設定、ピン初期化のみ）
  • 操作は原則レジスタ直接（CMSISレベル）
  • HALでやる場合は「比較枠」 として各回末尾で簡単に紹介

理由：レジスタを直接触ることで、アドレス・ビット・時間の感覚が身につく からです。

連載スケジュール（全13回：第0回＋第1〜12回）

第0回：この連載で何を手に入れるか【思想回】

目的： 読者の"構え"を作る

  • 組み込みは 「空間・時間・電気」 を相手にする世界
  • OSが守ってくれない 世界での戦い方
  • この連載のゴール：つよつよになるための思考回路
  • 使用環境の紹介：NUCLEO-F401 + CubeIDE + HAL最小 + GitHub公開

実践： なし（思想回）

予定公開日： 2026年2月13日

Phase 1: 空間の世界（第1〜6回）

組み込みは 「アドレス」という座標系 で世界を見ます。変数もレジスタも、すべて「場所」です。

📘 第1回：マイコンは"アドレスの世界"

目的： 世界観の核心を最速で渡す

  • CPUは 状態機械、メモリから命令を読む
  • アドレスだけが現実
  • 周辺機器もメモリ空間にいる（メモリマップI/Oの前振り）

実践： デバッガでメモリ／レジスタを覗く

予定公開日： 2026年2月20日

📘 第2回：メモリ地図を読む（Flash/RAM/Stack/Heap）

目的： 空間感覚を植える

  • Flash と RAM の役割
  • Stack と Heap の正体
  • なぜスタックは怖いか（前振り）

実践： スタックポインタ観察、ローカル変数の配置を見る

予定公開日： 2026年2月27日

📘 第3回：Cはメモリをどう表現するか

目的： Cが"組み込みに向く理由"を腑に落とす

  • 変数＝メモリ
  • 配列＝連続
  • 構造体＝レイアウト
  • volatile の意味（伏線）

実践： アドレスを表示して確認（printf or watch）

予定公開日： 2026年3月6日

📘 第4回：ビットの世界（レジスタ操作の作法）

目的： レジスタは"ビット集合"だと腹落ちさせる

  • マスク／シフト
  • RMW（Read-Modify-Write）問題
  • BSRR の思想（STM32の美しい設計）

実践： GPIOをレジスタ直叩きでLチカ（BSRR推奨）

予定公開日： 2026年3月13日

📘 第5回：ポインタ＝住所（型付きアドレス）

目的： ポインタを怖がらせず、武器にする

  • 型付きアドレス という本質
  • キャストの意味
  • メモリマップI/Oに繋がる瞬間

実践： GPIOレジスタをポインタで触る（CMSIS寄りで）

予定公開日： 2026年3月20日

📘 第6回：ポインタ事故大全（なぜ壊れる？）

目的： “壊れ方"を知って強くなる

  • NULL デリファレンス
  • ダングリングポインタ
  • スタック寿命（ローカル変数のアドレスを返す）
  • 配列外アクセス
  • UB（未定義動作）
  • 最適化で悪化する例（伏線）

実践： 壊すコード＋デバッガで観察

予定公開日： 2026年3月27日

Phase 2: 時間の世界（第7〜9回）

組み込みは 「時間を支配する技術」 です。クロック・周期・割り込み・計測――すべてが時間軸上の戦いです。

📗 第7回：時間の世界（計測文化の入り口）

目的： 組み込みを"リアルタイム"として理解する

  • クロック／周期
  • 実行時間
  • 計測しないと議論できない

実践： GPIOトグルで時間測定／DWT CYCCNT 導入

予定公開日： 2026年4月3日

📗 第8回：割り込みとは何か（NVIC/ベクタ/怖さ）

目的： 時間支配の鍵を渡す

  • ベクタテーブル
  • NVIC（Nested Vectored Interrupt Controller）
  • コンテキスト保存
  • 共有変数問題（伏線）

実践： TIM割り込みで周期イベント生成

予定公開日： 2026年4月10日

📗 第9回：割り込み設計アンチパターン集【超重要】

目的： つよつよの分水嶺

  • ISRで重い処理をする
  • printfする（致命的）
  • 共有変数を雑に触る
  • 優先度地獄
  • クリティカルセクションの誤用
  • volatile 乱用/不足

実践： アンチパターンを"わざと"やって壊す

予定公開日： 2026年4月17日

Phase 3: システムを支配する技術（第10〜12回）

空間と時間を理解したら、最後は 「システム全体を支配する技術」 です。

📙 第10回：DMAという発想（CPUを暇にする）

目的： 時間支配の上位概念へ

  • CPUがやらなくていい仕事
  • スループット vs レイテンシ
  • バス競合の直感

実践： UART送信をDMA化（リングバッファと合わせる）

予定公開日： 2026年4月24日

📙 第11回：リンカスクリプトとmapファイル（裏側を見る）

目的： メモリの"配置"を支配する

  • .text / .data / .bss
  • 初期化処理の正体
  • mapファイルの読み方
  • スタック/ヒープの置き方

実践： mapでRAM消費を追う／サイズ削減の例

予定公開日： 2026年5月1日

📙 第12回：最適化とアセンブラ（そしてつよつよへ）

目的： Cが"どう機械語になるか"を知る

  • -O0 / -O2 で何が変わる
  • volatile 再確認
  • 生成コードを見る習慣
  • つよつよの条件まとめ

実践： objdumpで比較、想定外の最適化例

予定公開日： 2026年5月8日

学習の進め方

週1回のペースで無理なく

各回の想定学習時間は 2〜3時間。週末に1回ずつ進めれば、3ヶ月で完走できます。

2月 |████░░░░░░░░| Phase 0-1 開始（思想＋空間）
3月 |████████░░░░| Phase 1 完了
4月 |████████████| Phase 2 完了（時間の世界）
5月 |██░░░░░░░░░░| Phase 3 完了（システム支配）

「壊すコード」で強くなる

「動くコード」より「壊れるコード」 を重視します。

  • 第6回：ポインタ事故を"わざと"起こす
  • 第9回：割り込みアンチパターンを実装して壊す

壊れ方を知ることが、最強の学習法 です。

実機での動作確認が最優先

理論よりも 「手を動かして確認する」 ことを最重視します。

  • デバッガでメモリを覗く
  • DWT CYCCNTで実行時間を測る
  • mapファイルでRAM消費を追う
  • objdumpで生成コードを見る

計測しないと議論できない――これが組み込みエンジニアの鉄則です。

GitHub で全コード公開

各回のサンプルコードは、GitHubリポジトリで公開予定です：

📁 リポジトリ： https://github.com/ramtuc/stm32-embedded-series
（第0回公開時にリンク有効化）

各回のフォルダに、完動するプロジェクトファイル一式と 「壊すコード」 を格納します。

よくある質問

Q1: Arduinoより難しいですか？

A: 最初は「覚えることが多い」と感じます。でも本質は 「Arduinoが隠していたことを見るだけ」 です。第4回以降は、レジスタを直接叩く爽快感が味わえます。

Q2: ポインタが苦手ですが大丈夫ですか？

A: むしろ歓迎します。 この連載のゴールの一つは、「ポインタ＝住所（型付きアドレス）」という本質を理解することです。第5回で完全に腹落ちします。

Q3: Blue PillやSTM32F103でも大丈夫ですか？

A: 基本的には可能ですが、NUCLEO-F401RE を強く推奨 します。理由：

  • ST-Link内蔵（配線不要）
  • 84MHz（実行時間計測に最適）
  • 公式サポート（偽物なし）

Blue Pillは偽物が多く、デバッグで苦労します。

Q4: HALライブラリは使わないのですか？

A: 最小限のみ使います。 CubeMXでクロック設定・ピン初期化だけ行い、あとは レジスタ直接操作 が基本です。理由：

  • アドレス・ビット・時間の感覚が身につく
  • データシートを読む力がつく
  • 他のマイコンにも応用できる

各回の末尾で「HAL版の実装例」を簡単に紹介します。

Q5: 仕事で使えるレベルになりますか？

A: この連載で 「つよつよエンジニアの思考回路」 は身につきますが、プロとして通用するには 実務経験が不可欠 です。ただし、以下の壁は越えられます：

  • データシートが読めない → 読める
  • レジスタが怖い → 武器になる
  • ポインタで挫折 → 本質を理解
  • 割り込みが分からない → 設計できる

「未経験者」から「経験者」への壁 を超えるには十分な内容です。

Q6: 英語が苦手ですが大丈夫ですか？

A: データシートは英語ですが、必要な箇所を 図解＋日本語で徹底解説 します。ページ番号も明記するので、「どこを読めばいいか」が明確です。

著者について

RAM / ElectroRam Studio

  • 専門： 組み込みシステム開発、IoTデバイス設計
  • 経験： 産業機器・医療機器の組み込みソフトウェア開発
  • 活動： 電子工作記事執筆、技術同人誌、Booth での基板販売

🌐 公式サイト： https://electwork.net
🛒 Boothショップ： ElectroRam Studio
📧 お問い合わせ： Contact Form

サポート・コミュニティ

質問・フィードバック

連載に関する質問や改善要望は、以下で受け付けています：

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さあ、始めよう

「Arduinoの先」 には、無限の可能性が広がっています。

  • 製品レベルの性能を持つデバイス
  • 1年以上動作するバッテリー駆動システム
  • リアルタイム制御が求められるロボット

これらを自分の手で作れるようになる――それが、この連載のゴールです。

第1回は2月20日公開予定。 ぜひブックマークして、一緒に学びましょう！

📚 次回予告

第0回「この連載で何を手に入れるか【思想回】」
組み込みは「空間・時間・電気」を相手にする世界。
OSが守ってくれない世界で、どう戦うか？
つよつよになるための"構え"を作ります。

📅 公開予定： 2026年2月13日（木）

それでは、ポインタの先にある組み込みの世界 でお会いしましょう！

See You in the Embedded World …