Arduino Uno基础入门01（认识Arduino)

1.1什么是Arduino

        Arduino是2005年诞生于意大利的一种可编程单片机电路板（一般称其为Arduino开发板，如图I-l所示)，到现在已经有10多年的历史了。Arduino不同于普通的单片机开发板，它在单片机的基础上，加入使其能适应大部分运行条件的电子元件，例如，电容、电阻、晶振、晶体管等，使其能直接工作，适应较宽的电压，引出简单的l/O接口，方便使用杜邦线快速实验和配套扩展板使用。
        Arduino开发板可以看成是一块具有简单I/O接口面板的较成品化的单片机，拥有其单片机核心可编程、数据处理、数据储存、定/计时器、串行和总线通信、脉宽调制信号、模拟多路转换器、A/D转换器等功能。因此可通过编程随意控制I/O实现电信号控制、采集和电子通信，所以电子电路知识的学习可以抛开部分枯燥、精准的电路设计，使这部分内容被理想化地代替。

        总的来说，Arduino的具体特点如下：
        ●能进行快速、高效地开发；
        ●具有丰富的开发资源；
        ●开发板连接上位机后可以直接更新程序、通信或交互；
        ●开发板适应电源宽；
        ●开发板小巧，方便移植。

1.2Arduino Uno参数介绍

 Arduino Uno的大部分参数都由其微控制器ATmega328决定。以下为其详细参数。
●微控制器：ATmega328；
●数字I/O脚：14个（其中3、5、6、9、10、11共6个引脚可作为PWM输出）；
●模拟输入脚：6个；
●I/O脚最大电流：40 mA；
●3.3V脚直流电流：50 mA；
●Flash储存：32 KB（其中Bootloader占用0.5KB）；
●SRAM:2 KB；
●EEPROM:1 KB；
●晶振：16 MHz；
●工作电压：5V；
●输入电压范围：6～20V（推荐7～12V,9V最佳）。
        在USB供电直接使用Arduino Uno开发板时，短路、过载等电流过大情况可能会烧毁计算机主板。尽管电脑主板一般会对USB电流过载进行保护，但是开发板上仍设计了一个可重置保险丝。当电流超过500mA时保险丝将断开，开发板与USB电源的连接也会暂时断开以保护计算机主板。

1.3Arduino接口介绍
Arduino Uno开发板上左右侧两排杜邦线接口可分为以下4部分。
●电源：包括电源输入、输出和复位等；
●数字I/O：包括PWM信号输出和SPI总线；
●模拟输入：包括模拟输入、TWI总线（该部分接口又可用作数字I/O接口）；
●预留接口：位于左上角，开发板上无电路，备用。
其中电源部分包括以下几部分。
●VIN：开发板电源正电压输入接口；
●GND：参考地接口，即开发板电源负极，开发板上3个GND接口互相接通，可用于分流；
●5V：经过稳压芯片降压后的5V电压输出接口；
●3.3V：经过稳压芯片降压后的3.3V电压输出接口；
●AREF：模拟输入信号的基准参考电压输入接口；
●IOREF：开发板工作电压输出，供扩展板参考，以区分5V工作Arduino开发板与3.3V工作开发板，Uno中该接口与5V接口相连；
●RESET：复位信号输入，当输入低电平时复位Arduino。

        Uno可以通过DC电源接口使用电池或电源适配器供电，也可以通过USB接口直接供电，还可以通过VIN接口供电。当使用前两种方式供电时，可从VIN接口取电，使用第三种方式供电时，Uno会忽略从USB或其他引脚接入的电源。
        数字I/O接口部分，因为开发板在5V电压下工作，所以数字I/O接口输出的高电平最高也只有5V。每个接口能通过的最大电流为40mA（超过该值工作会有烧毁危险），每个接口还有内部上拉电阻20～50kΩ，使用上拉电阻需通过程序操作。以下引脚为特殊引脚。
●PWM输出（3、5、6、9、10、11）：该6路提供8位PWM输出；
●UART通信RX（0）、TX（1）：即ATmega328串行通信接口，由于开发板内部与USB转串口ATmega16U2芯片连接，当下载程序时不当使用该接口可能会造成下载错误；
●外部中断（2、3）：中断触发引脚，可设置程序上升沿、下降沿或电平变化时触发中断；
●SPI总线（10（SS）、11（MOSI）、12（MISO）、13（SCK））：与Uno开发板上ICSP接头对应相通；
●开发板上指示灯L（13）：与开发板上LED指示灯L正极相连，该接口高电平时能点亮该指示灯。

        模拟输入接口A0～A5共6路，具有10位的分辨率（即可以将输入电压值转化为0～1024范围内的值），通过AREF脚可以调整输入电压上限。其中，A5、A4接口即TWI总线（该总线兼容I2C总线）接口，与开发板右上角两个杜邦接口（无PCB丝印的接口SCL、SDA, A5对应SCL, A4对应SDA）相通。
        开发板上有两个ICSP接头，一般均指有ICSP丝印字样的ATmega 328单片机的ICSP接头，即开发板下方的ICSP接头。通过该ICSP接头，可在使用SPI通信时方便开发板与外部设备连接，还可以用于更新单片机的Bootloader，不通过ATmega 16u2虚拟成串口，而是从PC直接下载程序。Uno开发板右上方的ICSP接头为USB转串行芯片ATmega16u2更新固件或Bootloader使用，因为ATmega 16u2固件和Bootloader相对稳定，很少更新，所以该接头除Uno出厂时可能使用外，平时基本不使用。
        ICSP接头是带有5V电压输出接口和GND接口的，即其与5V、GND接口相通。两个ICSP接头有两路5V和GND，加上杜邦接口5V、3.3V、IOREF、VIN等电源输出，以及3个GND接口，Uno具有6个正电源输出接口和5个GND接口。当使用Uno遇到电源接口不够时，应考虑这点巧妙布线。

（详情可见图）

参考《从零开始学Arduino电子设计》一书。