arduino笔记6：开发板类型 + arduino UNO

 

刚开始学习arduino，最常用的就是arduino uno开发板了。

 

目录

（一）执行器和传感器

（二）Arduino Uno开发板

1）arduino Uno基本参数

2）ATmega328P基本参数

3）电源

4）输入/输出

5）LED指示灯

6）自动复位

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（一）执行器和传感器

arduino的核心是上面搭载搭载的单片机，但是仅仅有处理芯片也不能让arduino做一些事情的，还需要基本的传感器以及执行器。

• 传感器：可以将物理量转换成开发板能感应的电信号的组件
• 执行器：将开发板上电信号变化转换成现实世界物理变化的组件

变换器、加速度计、超声波距离传感器等都属于传感器；而执行器是指LED、扬声器、电机、显示器等。

 

（二）Arduino Uno开发板

接下来将介绍一款Arduino USB系列版本的开发板，arduino Uno：

 

上面是官网上面的图片，是意大利版的，实际上如果只是用学习的话，国产的也是一样的。

 

以下是arduino引脚说明：

 

 

 

1）arduino Uno基本参数

 

下面是arduino Uno的基本参数：

Microcontroller	ATmega328P
Operating Voltage	5V
Input Voltage (recommended)	7-12V
Input Voltage (limit)	6-20V
Digital I/O Pins	14 (of which 6 provide PWM output)
PWM Digital I/O Pins	6
Analog Input Pins	6
DC Current per I/O Pin	20 mA
DC Current for 3.3V Pin	50 mA
Flash Memory	32 KB (ATmega328P) of which 0.5 KB used by bootloader
SRAM	2 KB (ATmega328P)
EEPROM	1 KB (ATmega328P)
Clock Speed	16 MHz
LED_BUILTIN	13
Length	68.6 mm
Width	53.4 mm
Weight	25 g

 

2）ATmega328P基本参数

arduino Uno搭载ATmega328P作为核心处理器，以下是ATmega328P的基本参数：

 

• 高性能、低功耗的 8 位AVR 微处理器
• 先进的RISC（精简指令集）结构
  • 131 条指令 – 大多数指令执行时间为单个时钟周期
  • 32 个8 位通用工作寄存器
  • 全静态工作
  • 工作于20 MHz 时性能高达20 MIPS
  • 只需两个时钟周期的硬件乘法器
• 非易失性程序和数据存储器
  • 32K字节的系统内可编程Flash
    • 擦写寿命: 10,000 次
  • 具有独立锁定位的可选Boot 代码区
    • 通过片上Boot 程序实现系统内编程
    • 真正的同时读写操作
  • 1024字节的EEPROM
    • 擦写寿命: 100,000 次
  • 2K字节的片内SRAM
  • 可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密
• 外设特点
  • 两个具有独立预分频器和比较器功能的8位定时器/计数器
  • 一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时器/计数器
  • 具有独立振荡器的实时计数器RTC
  • 六通道PWM
  • 8路10 位ADC
  • 可编程的串行USART
  • 可工作于主机/ 从机模式的SPI 串行接口
  • 基于字节的2-wire串行接口
  • 具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器
  • 片内模拟比较器
  • 引脚电平变化可引发中断及唤醒MCU
• 特殊的微控制器特点
  • 上电复位(POR) 以及可编程的掉电检测(BOD)
  • 经过校准的片内RC 振荡器
  • 片内、片外中断源
  • 6种休眠模式：空闲模式、ADC 噪声抑制模式、省电模式、掉电模式、待机模式和延长待机模式
• I/O 和封装
  • 23个可编程的I/O 口
  • 28引脚PDIP，32引脚TQFP，28引脚QFN/MLF，与32引脚QFN/MLF封装
• 工作电压
  • 1.8 - 5.5V
• 工作温度范围:
  • -40℃至85℃
• 工作速度等级
  • 0 - 20 MHz @ 1.8 - 5.5V
• 超低功耗
  • 正常模式：
    • 1 MHz, 1.8V, 25°C: 0.2 mA
  • 掉电模式:
    • 1.8V, 0.1 μA
  • 省电模式:
    • 1.8V, 0.75 μA

 

3）电源

Arduino Uno可以通过3种方式供电，而且能自动选择供电方式：

1. 外部直流电源通过电源插座供电
2. 电池连接电源连接器的GND和VIN引脚
3. USB接口直接供电

在这里，当DC电源和USB同时连接到arduino上时，arduino会自动切换到外接电源供电模式。

 

4）输入/输出

 

Arduino Uno有14个数字输入输出引脚和6路模拟输入，其中数字输入输出可以使用 pinMode()、digitalWrite() 和 digitalRead() 控制。

其中一些带有特殊功能，这些引脚如下：

Serial：

0（RX）、1（TX），被用于接收和发送串口数据。这两个引脚通过连接到ATmega16u2来与计算机进行串口通信。

外部中断：

2、3，可以输入外部中断信号。中断有四种触发模式：低电平触发、电平改变触发、上升沿触发、下降沿触发。

PWM输出：

3、5、6、9、10、11，可用于输出8-bit PWM波。对应函数 analogWrite() 。

SPI：

10（SS）、11（MOSI）、12（MISO）、13（SCK），可用于SPI通信。可以使用官方提供的SPI库操纵。

L-LED：

13。13号引脚连接了一个LED，当引脚输出高电平时打开LED，当引脚输出低电平时关闭LED。

TWI：

A4（SDA）、A5（SCL）和TWI接口，可用于TWI通信，兼容I²C通信。可以使用官方提供的Wire库操纵。

Arduino Uno 6个模拟输入引脚，可使用analogRead()读取模拟值。每个模拟输入都有10位分辨率（即1024个不同的值）。默认情况下，模拟输入电压范围为0～5V，可使用 AREF引脚和analogReference()函数设置其他参考电压。

相关引脚如下：

AREF：

模拟输入参考电压输入引脚。

Reset：

复位端口。接低电平会使Arduino复位，复位按键按下时，会使该端口接到低电平，从而让Arduino复位。

 

 

5）LED指示灯

 

Arduino UNO带有4个LED指示灯，作用分别如下：

ON：

电源指示灯。当Arduino通电时，ON灯会点亮。

TX：

串口发送指示灯。当使用USB连接到计算机且Arduino向计算机传输数据时，TX灯会点亮。

RX：

串口接收指示灯。当使用USB连接到计算机且Arduino接收到计算机传来的数据时，RX灯会点亮。

L：

可编程控制指示灯。该LED通过特殊电路连接到Arduino的13号引脚，当13号引脚为高电平或高阻态时，该LED 会点亮；低电平时，不会点亮。可以通过程序或者外部输入信号，控制该LED亮灭。

 

6）自动复位

 

一些开发板在上传程序前需要手动复位，而Arduino Uno的设计不需要如此，在Arduino Uno连接电脑后可以由程序控制其复位。在ATmega16U2上的DTR信号端，经过一个100nf 的电容，连接到ATmega328 的复位引脚。

当计算机发出DTR信号时（低电平），复位端将得到一个足够长的脉冲信号，从而复位ATmega328。在Arduino IDE中点击上传程序，在上传前即会触发复位，从而运行引导程序，完成程序上传。

 

 

 

 

 

 

以上的很多专有名词对于非电子专业的学习硬件的同学可能不太清楚，我也是这样，但是我们要先对这些名词有一些印象，未来深入了解的时候，可能会有一定的帮助。

 

 

参考：

1. arduino官网：https://store.arduino.cc/usa/arduino-uno-rev3
2. ATmega328P官网：http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-7810-Automotive-Microcontrollers-ATmega328P_Datasheet.pdf
3. 微雪电子：http://www.waveshare.net/Shop/ATmega328P-price.htm
4. arduino中文社区：https://www.arduino.cn/thread-81889-1-1.html