M5Stack Unit DACでアナログ出力

2026年6月20日

Unit DACはM5StackのPORT.A（I2C通信）に接続して使います。Unit DACの中身はMCP4725というMicrochip社のI2C通信I/Fを持った12bitのDACと、その出力にTI社のLM321というオペアンプをバッファとして接続したものです。現在(2026/6月）では後継のUnit DAC2が出ています。今回は手元にあるUnit DACとM5Core2の組み合わせで実験しました。

Unit DACの仕様

Unit DACはM5Stack本体のPORT.Aに接続します。PORT.AはI2C通信のポートです。I2Cアドレスは0x60になっています。DACは12bitで、公式サイトの仕様では出力電圧は0〜3.3Vとなっています。PORT.Aの電源5Vを使っているのになぜ3.3Vという疑問が湧きますが、Unit DAC回路内のICスペックを追っていくと理解できます。

このDAC（MCP4725）の特徴として、内蔵EEPROMに出力値を記憶させておくと、パワーオン時に、通信にて設定値を受信するのを待たずして起動直後から記憶した電圧を出力できるようになっています。

また、パワーダウンモードというものがあり、パワーオフ時に出力電圧が低下する速度を、出力の抵抗値を変えることで３段階に設定できるようになっています。

このような機能を持っているため、制御プログラムはモード切替えなどをしなければならず複雑になりますが、ArduinoIDEでは「Adafruit_MCP4745」というライブラリを使えばこのあたりの複雑なプログラミングを避けることができます。

Unit DACの回路

回路は下記のようになっています。PORT.AとDACのMCP4725がI2C通信で接続されます。DACのアナログ出力端子にはオペアンプLM321がバッファとして接続されています。両ICとも電源はPORT.Aの５Vを使っています。

引用元：https://docs.m5stack.com/en/unit/dac

DAC出力のプログラム

以下にDAC出力のプログラムを示します。ライブラリ「Adafruit_MCP4725」のAPI関数を使って初期化と12bitで電圧値を指定しています。初期化は関数「begin(I2Cアドレス)」を使います。出力電圧設定は「setVoltage(設定値, EEPROM書き込み)」を使います。設定を0x000から1づつインクリメントし最大値の0xFFFまできたら0x000に戻ってくり返すプログラムです。ノコギリ波が出力されます。

#include <M5Core2.h>
#include <Adafruit_MCP4725.h>//DAC MCP4725ライブラリ

Adafruit_MCP4725 dac;
int da = 0;  //DA値の初期化

void setup(void) {
    M5.begin();

    dac.begin(0x60);//I2C address
    dac.setVoltage(0x000, false);//DAC初期化

    M5.Lcd.setTextSize(2);
    M5.Lcd.setCursor(0, 0);
    M5.Lcd.print("Unit DAC MCP4725 PORT.A");
}

void loop(void) {

    da += 1;//DAC設定値を1づつインクリメント
    da = da % 0xFFF;//0xFFFで割った剰余を設定。0x000から0xFFFまできたら0から再スタートする
    dac.setVoltage(da, false);//falseはEEPROM書き込みでないの意。
                                //DAC出力値書き込み（0〜5.0V(0x000〜0xFFF))   
    delay(2);
}
Code language: C++ (cpp)