首先開發板實物圖如下：

 

 

 

      在本篇文章中，我們(men) 將詳細介紹Arduino開發板的硬件電路部分，具體(ti) 來說，就是介紹Arduino Uno開發板的引腳分配圖及定義(yi) 。Arduino Uno微控製器采用的是Atmel的ATmega328。 Arduino Uno開發板的引腳分配圖包含14個(ge) 數字引腳、6個(ge) 模擬輸入、電源插孔、USB連接和ICSP插頭。引腳的複用功能提供了更多的不同選項，例如驅動電機、LED、讀取傳(chuan) 感器等。在這篇文章中，我們(men) 將介紹Arduino Uno引腳的功能。

 

Arduino Uno引腳分配圖

 

 

Arduino Uno引腳分配 - 電源

Arduino Uno開發板可以使用三種方式供電：

●    直流電源插孔 -可以使用電源插孔為(wei) Arduino開發板供電。電源插孔通常連接到一個(ge) 適配器。開發板的供電範圍可以是5-20V，但製造商建議將其保持在7-12V之間。高於(yu) 12V時，穩壓芯片可能會(hui) 過熱，低於(yu) 7V可能會(hui) 供電不足。

●    VIN引腳 - 該引腳用於(yu) 使用外部電源為(wei) Arduino Uno開發板供電。電壓應控製在上述提到的範圍內(nei) 。

●    USB電纜 - 連接到計算機時，提供500mA/5V電壓。

 

 

 

 

在電源插孔的正極與(yu) VIN引腳之間鏈接有一個(ge) 極性保護的二極管，額定電流為(wei) 1安培。

 

您使用的電源決(jue) 定了可用於(yu) 電路的功率。例如，使用USB為(wei) 電路供電時，電流最大限製在500mA。考慮到該電源也用於(yu) 為(wei) MCU、外圍設備、板載穩壓器和與(yu) 其連接的組件供電。當通過電源插座或VIN為(wei) 電路供電時，可用的最大電流取決(jue) 於(yu) Arduino開發板上的5V和3.3V穩壓器。

 

●    5v和3v3

根據製造商的數據手冊(ce) ，它們(men) 提供穩壓的5V和3.3v，向外部組件供電。

●    GND

在Arduino Uno引腳分配圖中，可以看到有5個(ge) GND引腳，它們(men) 都是互連的。

GND引腳用於(yu) 閉合電路回路，並在整個(ge) 電路中提供一個(ge) 公共邏輯參考電平。務必確保所有的GND（Arduino、外設和組件）相互連接並且有共同點。

●    RESET - 複位Arduino開發板。

●    IOREF - 該引腳是輸入/輸出參考。它提供了微控製器工作的參考電壓。

Arduino Uno引腳分配 - 模擬輸入

Arduino Uno有6個(ge) 模擬引腳，它們(men) 作為(wei) ADC（模數轉換器）使用。

這些引腳用作模擬輸入，但也可用作數字輸入或數字輸出。

 

 

 

模數轉換

ADC表示模擬到數字轉換器。 ADC是用於(yu) 將模擬信號轉換為(wei) 數字信號的電子電路。模擬信號的這種數字表示允許處理器（其是數字設備）測量模擬信號並在其操作中使用它。

Arduino引腳A0-A5能夠讀取模擬電壓。在Arduino上，ADC具有10位分辨率，這意味著它可以通過1,024個(ge) 數字電平表示模擬電壓。 ADC將電壓轉換成微處理器可以理解的位。

一個(ge) 常見的ADC例子是IP語音（VoIP）。每部智能手機都有一個(ge) 麥克風，可將聲波（語音）轉換為(wei) 模擬電壓。這通過設備的ADC，轉換成數字數據，通過互聯網傳(chuan) 輸到接收端。

 

Arduino Uno引腳分配 - 數字引腳

Arduino Uno的引腳0-13用作數字輸入/輸出引腳。其中，引腳13連接到板載的LED指示燈；引腳3、5、6、9、10、11具有PWM功能。

需要注意的是：

●    每個(ge) 引腳可提供/接收最高40 mA的電流。但推薦的電流是20毫安。

●    所有引腳提供的絕對最大電流為(wei) 200mA。

 

 

數字電平意味著什麽(me) ？

數字是一種表示1位電壓的方式：0或1。Arduino上的數字引腳是根據用戶需求設計為(wei) 輸入或輸出的引腳。數字引腳可以打開或關(guan) 閉。開啟時，它們(men) 處於(yu) 5V的高電平狀態，當關(guan) 閉時，它們(men) 處於(yu) 0V的低電平狀態。

在Arduino上，當數字引腳配置為(wei) 輸出時，它們(men) 設置為(wei) 0或5V。

當數字引腳配置為(wei) 輸入時，電壓由外部設備提供。該電壓可以在0-5V之間變化，並轉換成數字表示（0或1）。為(wei) 了確定這一點，有2個(ge) 閾值：

●    低於(yu) 0.8v - 視為(wei) 0。

●    高於(yu) 2.0v - 視為(wei) 1。

將組件連接到數字引腳時，確保邏輯電平匹配。如果電壓在閾值之間，則返回值將不確定。

 

什麽(me) 是PWM？

通常，脈寬調製（PWM）是一種調製技術，用於(yu) 將消息編碼為(wei) 脈衝(chong) 信號。 PWM由兩(liang) 個(ge) 關(guan) 鍵部分組成：頻率和占空比。 PWM頻率決(jue) 定了完成單個(ge) 周期（周期）所需的時間以及信號從(cong) 高到低的波動速度。占空比決(jue) 定信號在總時間段內(nei) 保持高電平的時間。占空比以百分比表示。

在Arduino中，支持PWM的引腳產(chan) 生約500Hz的恒定頻率，而占空比根據用戶設置的參數而變化。見下圖：

 

 

 WM信號用於(yu) 直流電機的速度控製，調光LED等。

通信協議

串行（TTL） - 數字引腳0和1是Arduino Uno的串行引腳。

它們(men) 由板載USB模塊使用。

 

什麽(me) 是串行通信？

串行通信用於(yu) 在Arduino板和其他串行設備（如計算機，顯示器，傳(chuan) 感器等）之間交換數據。每塊Arduino板至少有一個(ge) 串口。串行通信發生在數字引腳0（RX）和1（TX）以及USB上。 Arduino也支持通過數字引腳與(yu) SoftwareSerial Library進行串行通信。這允許用戶連接多個(ge) 支持串行的設備，並保留主串行端口可用於(yu) USB。

軟件串行和硬件串行 - 大多數微控製器都具有用於(yu) 與(yu) 其他串行設備進行通信的硬件。軟件串行端口使用引腳更改中斷係統進行通信。有一個(ge) 用於(yu) 軟件串行通信的內(nei) 置庫。處理器使用軟件串行來模擬額外的串行端口。軟件串行唯一的缺點是它需要更多的處理，並且不能支持與(yu) 硬件串行相同的高速。

 

SPI - SS / SCK / MISO / MOSI引腳是SPI通信的專(zhuan) 用引腳。它們(men) 可以在Arduino Uno的數字引腳10-13和ICSP插頭上找到。

串行外設接口（Serial Peripheral Interface，SPI）是一種串行數據協議，由微控製器用來與(yu) 總線中的一個(ge) 或多個(ge) 外部設備進行通信，如連接。 SPI也可以用來連接2個(ge) 微控製器。在SPI總線上，總是有一個(ge) 設備表示為(wei) 主設備，其餘(yu) 所有設備都表示為(wei) 從(cong) 設備。在大多數情況下，微控製器是主設備。 SS（從(cong) 選擇）引腳確定主器件當前正在與(yu) 哪個(ge) 器件通信。

啟用S​​PI的器件始終具有以下引腳：

●    MISO（主從(cong) 輸出） - 用於(yu) 向主設備發送數據的線路

●    MOSI（主機輸出從(cong) 機輸入） - 發送數據到外圍設備的主機線

●    SCK（串行時鍾） - 由主設備生成的用於(yu) 同步數據傳(chuan) 輸的時鍾信號。

 

I2C - SCL / SDA引腳是I2C通信的專(zhuan) 用引腳。在Arduino Uno上，它們(men) 可以在模擬引腳A4和A5上找到。

I2C通信協議通常稱為(wei) “I2C總線”。 I2C協議旨在實現單個(ge) 電路板上組件之間的通信。使用I2C時，有2條通信線，稱為(wei) SCL和SDA。

●    SCL是用於(yu) 同步數據傳(chuan) 輸的時鍾線。

●    SDA是用於(yu) 傳(chuan) 輸數據的通訊線。

I2C總線上的每個(ge) 器件都有一個(ge) 唯一的地址，最多可以在同一條總線上連接255個(ge) 器件。

Aref - 模擬輸入的參考電壓。

中斷 - INT0和INT1。 Arduino Uno有兩(liang) 個(ge) 外部中斷引腳。

外部中斷 - 外部中斷是外部幹擾出現時發生的係統中斷。幹擾可能來自用戶或網絡中的其他硬件設備。 Arduino中這些中斷的常見用途是讀取編碼器產(chan) 生的方波或外部事件喚醒處理器的頻率。

Arduino有兩(liang) 種形式的中斷：

●    外部輸入

●    引腳狀態變化

ATmega168 / 328上有兩(liang) 個(ge) 外部中斷引腳，稱為(wei) INT0和INT1。 INT0和INT1分別映射到引腳2和3。相反，引腳變化中斷可以在任何引腳上激活。

Arduino Uno引腳定義(yi) - ICSP插頭

ICSP表示在線串行編程。該名稱源自在係統編程（ISP）。 Arduino相關(guan) 的製造商，如Atmel，開發了自己的在線串行編程插頭。這些引腳使用戶能夠編程Arduino開發板上的固件。 Arduino開發板上有6個(ge) ICSP引腳，可通過編程電纜連接到編程器設備。

 

了解引腳定義(yi)

Arduino Uno開發板是當今市場上最流行的開發板之一，這就是為(wei) 什麽(me) 我們(men) 在本文中主要介紹這款開發板。本篇文章主要介紹了其大部分功能，但也有很多高級的選項，我們(men) 在這篇文章中沒有涉及。

要為(wei) 項目選擇開發板時，需要了解的重要一點是其功能和局限性。理解開發板使用的不同通信協議也很重要。當然，你不需要記住所有這些信息，你可以回到這篇文章並閱讀相關(guan) 信息。

如果您有任何意見或疑問，歡迎您在下麵進行回複，當然，請隨時與(yu) 您喜愛Arduino的朋友分享這篇文章。