筆者並非專業電子信息的，只是想用硬件來實現一些功能，但是我認爲在用一個東西的時候，有必要了解這個模塊的組成，即使這裏面的許多專有名詞並不是很熟悉。
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Arduino專用微控制器
其實，arduino開發板只是一個AVR芯片的載體，所以arduino的電氣特性多半指處理器的電氣特性。芯片引腳直接連接arduino開發板邊緣的針型端子或焊盤。芯片與開發板的連接點之間不存在緩衝或電平位移。
目前arduino採用的AVR設備的主要區別在於板載閃存的數量、最大時鐘頻率、芯片上I/O引腳的數目，以及可用的內部外圍電路。
- 以下是arduino產品使用的AVR微控制器：
接下來將會介紹ATmega168/328
從根本上說，ATmega168與ATmega328是一樣的芯片，只是帶有不同大小的板載內存。
- 下圖展示了ATmega168與ATmega328微控制器內部的框圖：
1）內存
ATmega328中的每種內存都是ATmega168的兩倍，除此之外，兩者完全相同。
- 以下是ATmega168/328板載內存：
2）特性
ATmega168/328擁有如下特性：
- 支持片上啓動程序的系統內編程（in-system programming by on-chip boot program）
- 2個8位定時器/計數器，帶有獨立預分頻器和比較模式
- 1個16位定時器/計數器，帶有獨立預分頻器、比較模式和捕獲模式
- 實時計數器，配有獨立振盪器
- 6個PWM通道
- 6個或8個通道的10位ADC（取決於封裝類型）
- USART
- 主從SPI串行接口
- 雙線串行接口（兼容Philips I2C）
- 可編程看門狗定時器
- 模擬比較器
- 23個可編程I/O線路
3）封裝
ATmega168與ATmega328有4種不同的封裝類型可用，分別爲：
- 28-pin DIP
- 28-pin MLF表面貼裝
- 32-pin TQFP表面貼裝
- 32-pin MLF表面貼裝
其中，28-pin DIP是arduino開發板最常用的封裝方式，但Uno AMD除外，它使用32-pin表面貼裝方式。
這裏主要介紹ATmega168的PDIP版本。
4）端口
ATmega168/328設計有3種類型的端口，分別爲B、C、D。其中，端口B與D是8位端口，端口C有6個可用的引腳，它們可用作ADC輸入。
每個端口提供雙向獨立的數字I/O，並帶有可編程的內部上拉電阻。上拉電阻的on/off狀態藉由控制寄存器中特定的端口引腳位進行選擇。
端口輸出緩衝擁有對稱的驅動特性，並帶有匯和源的能力（sink and source capability）。
5）引腳電路
下面這張圖顯示了28-pin DIP封裝的引腳電路：
6）模擬比較器輸入
下面這張圖顯示使用PDIP封裝的ATmega168或ATmega328的AIN0與AIN1引腳的位置。
注意，AIN0與OC0A定時器/計數器輸出（PD6）共享一個引腳。所以，如果PD6被用作PWM輸出，它就不能被用作AIN0輸入，除非每次需要修改其功能時進行重新配置。
7）模擬輸入
除了用於TWI串行通信的SCL與SDA引腳之外，模擬輸入引腳也可以用作獨立的數字I/O，或者用作模擬輸入，不與AVR其他周邊電路發生衝突。下面這張圖顯示ATmega168的PDIP封裝的引腳，它們被用作模擬輸入。
8）串行接口
下面顯示了ATmega168（PDIP封裝）的I/O引腳，串口電路會使用它們。由於沒有串行電路共享端口引腳，所以3種類型都可以使用，不會發生端口衝突。
9）定時器/時鐘I/O
ATmega168/328的內部定時器/計數器邏輯相當複雜，這反映在芯片的引腳分配上，下面這張圖展示了ATmega168/328微控制器定時器/計數器引腳：
注意OCxn引腳（OC0A、OC0B、OC1A、OC1B、OC2A、OC2B）可以用作PWM輸出，並且在arduino開發板上都被打上了標籤。還要注意T1與OSC0B共用相同的引腳（PD5），但也可以使用其他具有PWM能力的輸出，且不會與其他定時器/計數器電路發生衝突。
10）外部中斷
端口D的PD2與PD3引腳特意被用作外部中斷輸入。
11）arduino引腳分配
ATmega168/328引腳的arduino標籤：
其中，主要強調的是最常用的功能，比如獨立的數字I/O、模擬輸入、以及AVR控制器的PWM輸出能力。
12）基本電氣特徵
下圖展示了ATmega168/328微控制器的一些基本電氣特徵，重點強調的是電力消耗：
參考：
- Arduino：A Technical Reference John M. Hughes
- Atmel官網：https://www.microchip.com/ 因爲Atmel被micropchip收購了
- 官方pdf文檔位置：http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-7810-Automotive-Microcontrollers-ATmega328P_Datasheet.pdf