Leafonyで開発を始めよう！Basic Kit 2の頭脳「AP03 STM32 MCU Leaf」を解説

はじめに

Leafony Basic Kit 2には、センサーや通信モジュールなど複数のリーフが同梱されています。その中で「頭脳」にあたるのが、今回紹介する AP03 STM32 MCU Leaf です。

Basic Kit 2には温度・湿度・照度・加速度を計測する「4-Sensors Leaf」も同梱されています（詳しくはこちらの記事で解説しています）。センサーから受け取ったデータをどう処理し、どこに送るかを決めるのがMCU Leafの役割です。

Leafony（リーフォニー）とは

Leafonyは、リーフと呼ばれる小型基板を積み重ねて使うモジュール型のIoT開発プラットフォームです。マイコン・センサー・通信・電源といった機能ごとに基板が分かれており、用途に応じて必要なリーフを組み合わせる設計思想を採用しています。

基板サイズはおよそ2cm×2cm。コイン電池駆動を前提とした超低消費電力設計が特徴で、屋外設置や長期間のバッテリー運用が求められるIoTセンサーノードに適しています。

Basic Kit 2はLeafonyの入門キットで、マイコンリーフ・センサーリーフ・通信リーフ・電源リーフなど、IoTデバイスの基本構成に必要なリーフが一式揃っています。

AP03の基本スペック

AP03には、STMicroelectronics製の STM32L452RE が搭載されています。

Cortex-M4はFPU（浮動小数点演算ユニット）を内蔵しているため、センサーから取得した値の演算処理をハードウェアレベルで高速に実行できます。温度補正や移動平均の計算など、センサーデータの前処理を行う場面で効いてきます。

なぜSTM32L4シリーズなのか

マイコンの選定は、IoTデバイスの性能と電池寿命を左右する重要な設計判断です。STM32L4シリーズが選ばれている理由は、低消費電力と高い処理性能を両立している点にあります。

STM32L4は「超低消費電力」を謳うSTM32Lファミリーの中でも、Cortex-M4コアを採用した高性能ラインです。スリープモードからの復帰が高速で、「起きて、処理して、すぐ寝る」というIoTセンサーノードの基本動作パターンに最適化されています。

4-Sensors Leafが備える「センサーICの省電力モード」と組み合わせることで、マイコンもセンサーも待機中は最小限の電力で動作させ、コイン電池での長期運用を実現する設計が可能になります。

搭載機能の詳細

RTC（リアルタイムクロック）

AP03にはRTCとハードウェアカレンダーが内蔵されています。外部にRTCモジュールを追加しなくても、時刻管理やアラーム機能を利用できます。

IoTセンサーノードでは「毎時0分にセンサー値を取得する」「1日1回データを送信する」といったスケジュール動作が求められることが多く、RTCはその制御の起点になります。マイコンをスリープ状態にしておき、RTCアラームで復帰させるという省電力パターンの実装にも活用できます。

ADC（アナログ-デジタル変換）

12bit分解能のADCを6チャネル搭載しています。I2C接続のセンサー（4-Sensors Leafなど）とは別に、アナログ出力のセンサーを直接接続して計測することも可能です。

開発環境

AP03はArduino IDEで開発できます。Leafony向けのボード定義をインストールすることで、Arduinoの開発体験をそのまま活かせます。

クロック周波数は用途に応じて切り替え可能です。常時動作するアプリケーションでは80MHzでフル性能を引き出し、バッテリー駆動の間欠動作では16MHzに下げて消費電力を抑える、という使い分けができます。

また、SWD（Serial Wire Debug）にも対応しているため、ST-Linkなどのデバッグプローブを接続してブレークポイントやステップ実行によるデバッグも可能です。

4-Sensors Leafとの連携

前回の記事で紹介した4-Sensors Leafと組み合わせた場合の構成は以下のとおりです。

AP03（STM32 MCU Leaf）
  ├── I2C → 4-Sensors Leaf（温湿度・照度・加速度）
  ├── I2C → BLE Leaf（データ送信）
  └── 電源 ← 電源リーフ（コイン電池 or USB給電）

AP03がI2Cバスのマスターとなり、各リーフのセンサーや通信モジュールに対してデータの読み書きを行います。ソフトウェアの観点では、Arduino IDEのWireライブラリを使ったI2C通信が基本です。

典型的な処理フローは次のようになります。

1. RTCアラームでスリープから復帰
2. 4-Sensors LeafのセンサーICを省電力モードから起こす
3. I2C経由でセンサー値を取得
4. BLE Leaf経由でデータを送信
5. センサーICを省電力モードに戻す
6. AP03自身もスリープに移行

この一連のサイクルを繰り返すことで、コイン電池1個での長期間動作が実現できます。

まとめ

AP03 STM32 MCU Leafは、Leafonyエコシステムにおける処理の中核を担うリーフです。STM32L4シリーズの低消費電力性能と、Cortex-M4の演算能力を2cm角の基板に凝縮しています。

RTC内蔵によるスケジュール駆動、Arduino IDEによる手軽な開発環境、そしてセンサーリーフや通信リーフとのI2C接続による柔軟な構成。これらが組み合わさることで、IoTセンサーノードの開発を効率的に進めることができます。

関連リンク

• Leafony公式ドキュメント（AP03ページ）
• Leafony公式サンプルコード一覧
• Leafony Shop（Basic Kit 2はこちら）