Arduino| 开发板介绍、编程入门（引脚信号的输入输出）

开发板介绍

下面是一张Ardunio Uno R3的引脚图，包含14个数字引脚、6个模拟输入、电源插孔、USB连接和ICSP插头等。


14个数字引脚：

• Serial：0、1，被用于接收和发送串口数据。
• 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，可输出8-bit PWM波。
• SPI：10、11、12、13，可用于SPI通信。
• L-LED：13，连接了一个LED，高电平打开LED，低电平关闭LED。

6个模拟输入：A0到A5，可以从模拟传感器（例如温度和湿度）读取信号，并转换为数字值。

电源插孔：图中最左上角的插孔。

USB连接：Arduino不可以同通过连接计算机上的USB线供电，获取计算机的脚本。

ICSP引脚：ICSP是一个AVR（自动电压调节器），通常称为SPI（串行外设接口），作为输出的“扩展”，把要输出设备从属到SPI总线的主机，通常由6个引脚。ICSP引脚旁边的“ON”电源LED显示灯表示是否由接通电源。

• MISO：主控器输入，从芯片输出。
• MOSI：主控器输出，从芯片输入。
• SCK：时钟信号，用于同步数据传输。
• RESET：复位，用于将芯片重置为初始状态。
• VCC和GND：电源引脚，提供芯片所需的电源和地。

电源连接器：模拟端口左边的一组“POWER”的端口组。

• IOREF：arduino工作时的电压，5V。
• RESET：复位，重启arduino。
• 其余的引脚提供不同的电压：3.3V、5V、GUN（接地0V）、Vin（9V）。

编程入门

打开IDE后可以看到自己生成的代码。

setup和loop函数

头文件：初始的时候，没有显示任何头文件，是因为已经IDE帮忙把需要头文件引入并隐藏了，如果需要自己引入额外的头文件再自己添加。
setup函数：启动后只会被运行一次，用来初始化串口、引脚、变量。
loop函数：setup后一直运行，不停循环，相当于主函数。

引脚信号输入输出

既然涉及到信号，就要补充一些信号的知识。对于我来说，最早接触信号是在计算机网络物理层的编码和调制的时候，编码能把数据变成模拟信号；调制能把数据变成数字信号。数字信号和模拟信号，数字信号是一些离散的信号，例如0和1；模拟信号是一些连续的信号。

数字信号

Arduino Uno的14个数字输入输出引脚，可使用 pinMode()、digitalWrite() 和 digitalRead() 控制。

pinMode(pin,value)
函数作用：设置引脚用于输入和输出模式。
value：OUTPUT表示输出，INPUT表示输入。

digitalWrite(pin,value)
函数作用：控制该引脚输出高电平或者低电平。
value：HIGH高电平，LOW低电平。

digitalRead(pin,value)
函数作用：判断该引脚输入的电平和value是否一致。
value：HIGH高电平，LOW低电平。

digitalRead(pin)
函数作用：获取该引脚的电平。

程序入门案例

/*
引脚2连接一个按钮，作为信号输入
引脚13号连接的是板子上的led灯，作为信号输出
*/

const int ledPin = 13; 
const int inputPin = 2;

void setup() 
{ 
	//将引脚13设置为输出模式
	pinMode(ledPin, OUTPUT); 
		
	//将引脚2设置为输入模式
	//引脚2与外部按钮连接
	pinMode(inputPin, INPUT);
}

void loop()
{
	// 闭合按钮，引脚2为高电平
	int val = digitalRead(inputPin); 
	
	if (val == HIGH)
	{
		digitalWrite(ledPin, HIGH);// 点亮led
	} else 
	{
		digitalWrite(ledPin, LOW);// 熄灭led
	}
}

模拟信号

Arduino Uno的6个模拟输入输出引脚，可使用 analogReference()、analogRead()和analogWrite()控制。

analogReference(type)
函数作用：配置模拟输入引脚的基准电压，也就是电压最大范围。
type：

• DEFAULT：默认5v或者3.3v为基准电压。
• INTERNAL：低电压模式，使用片内基准电压。
• INTERNAL1v1：低电压模式，使用1v为基准电压。
• INTERNAL2v256：低电压模式，使用2.56v为基准电压。
• EXTERNAL：扩展接口，施加到AREF引脚的电压（仅限0至5V）用作基准电压源。

analogRead(pin)
函数作用：获取指定的模拟引脚读取模拟量，读取周期为100微秒，即最大速度为每秒读取10000次，函数返回值为int型（0~1023）。

analogWrite (pin, value)
函数作用：通过PWM的模式将模拟值输入到pin，调用analogWrite()后，相应的pin会产生一个指定占空比的稳定方波。
value：PWM占空比，PWM输出位数为8，其范围在0到255对应占空比为0到100%，带PWM功能的引脚标会有波浪线。