Arduino Uno是Arduino AVR系列開發板,基于AVR兼容單片機ATmega328。Uno上的ATmega328已經預置了Bootloader程序,因此可以通過Arduino IDE直接下載程序到Uno中。
外觀上,Uno的開發板形狀、排針插孔、DC(直流)電源接口、復位按鈕、ICSP接頭都是從第一款Arduino開發板演變過來的,并在后續開發板型號中保持插孔位兼容。Uno是標準的參考模板,幾乎所有擴展板都能與Uno完美配合。
Uno上的USB接口是B型USB接口(母口),采用的USB轉串行芯片為ATmega16U2(R3以前的版本采用ATmega8U2),這是與其他采用FTDI芯片的Arduino開發板明顯的不同之處。
Arduino Uno的大部分參數都由其微控制器ATmega328決定。以下為其詳細參數。
·微控制器:ATmega328;
·數字I/O腳:14個(其中3、5、6、9、10、11共6個引腳可作為PWM輸出);
·模擬輸入腳:6個;
·I/O腳最大電流:40 mA;
·3.3V腳直流電流:50 mA;
·Flash儲存:32 KB(其中Bootloader占用0.5KB);
·SRAM:2 KB;
·EEPROM:1 KB;
·晶振:16 MHz;
·工作電壓:5V;
·輸入電壓范圍:6~20V(推薦7~12V,9V最佳)。
在USB供電直接使用Arduino Uno開發板時,短路、過載等電流過大情況可能會燒毀計算機主板。盡管電腦主板一般會對USB電流過載進行保護,但是開發板上仍設計了一個可重置保險絲。當電流超過500mA時保險絲將斷開,開發板與USB電源的連接也會暫時斷開以保護計算機主板。
Arduino Uno開發板上左右側兩排杜邦線接口可分為以下4部分。
·電源:包括電源輸入、輸出和復位等;
·數字I/O:包括PWM信號輸出和SPI總線;
·模擬輸入:包括模擬輸入、TWI總線(該部分接口又可用作數字I/O接口);
·預留接口:位于左上角,開發板上無電路,備用。
其中電源部分包括以下幾部分。
·VIN:開發板電源正電壓輸入接口;
·GND:參考地接口,即開發板電源負極,開發板上3個GND接口互相接通,可用于分流;
·5V:經過穩壓芯片降壓后的5V電壓輸出接口;
·3.3V:經過穩壓芯片降壓后的3.3V電壓輸出接口;
·AREF:模擬輸入信號的基準參考電壓輸入接口;
·IOREF:開發板工作電壓輸出,供擴展板參考,以區分5V工作Arduino開發板與3.3V工作開發板,Uno中該接口與5V接口相連;
·RESET:復位信號輸入,當輸入低電平時復位Arduino。
Uno可以通過DC電源接口使用電池或電源適配器供電,也可以通過USB接口直接供電,還可以通過VIN接口供電。當使用前兩種方式供電時,可從VIN接口取電,使用第三種方式供電時,Uno會忽略從USB或其他引腳接入的電源。
數字I/O接口部分,因為開發板在5V電壓下工作,所以數字I/O接口輸出的高電平最高也只有5V。每個接口能通過的最大電流為40mA(超過該值工作會有燒毀危險),每個接口還有內部上拉電阻20~50kΩ,使用上拉電阻需通過程序操作。以下引腳為特殊引腳。
·PWM輸出(3、5、6、9、10、11):該6路提供8位PWM輸出;
·UART通信RX(0)、TX(1):即ATmega328串行通信接口,由于開發板內部與USB轉串口ATmega16U2芯片連接,當下載程序時不當使用該接口可能會造成下載錯誤;
·外部中斷(2、3):中斷觸發引腳,可設置程序上升沿、下降沿或電平變化時觸發中斷;
·SPI總線(10(SS)、11(MOSI)、12(MISO)、13(SCK)):與Uno開發板上ICSP接頭對應相通;
·開發板上指示燈L(13):與開發板上LED指示燈L正極相連,該接口高電平時能點亮該指示燈。
模擬輸入接口A0~A5共6路,具有10位的分辨率(即可以將輸入電壓值轉化為0~1024范圍內的值),通過AREF腳可以調整輸入電壓上限。其中,A5、A4接口即TWI總線(該總線兼容I2C總線)接口,與開發板右上角兩個杜邦接口(無PCB絲印的接口SCL、SDA,A5對應SCL,A4對應SDA)相通。
開發板上有兩個ICSP接頭,一般均指有ICSP絲印字樣的ATmega 328單片機的ICSP接頭,即開發板下方的ICSP接頭。通過該ICSP接頭,可在使用SPI通信時方便開發板與外部設備連接,還可以用于更新單片機的Bootloader,不通過ATmega 16u2虛擬成串口,而是從PC直接下載程序。Uno開發板右上方的ICSP接頭為USB轉串行芯片ATmega16u2更新固件或Bootloader使用,因為ATmega 16u2固件和Bootloader相對穩定,很少更新,所以該接頭除Uno出廠時可能使用外,平時基本不使用。
ICSP接頭是帶有5V電壓輸出接口和GND接口的,即其與5V、GND接口相通。兩個ICSP接頭有兩路5V和GND,加上杜邦接口5V、3.3V、IOREF、VIN等電源輸出,以及3個GND接口,Uno具有6個正電源輸出接口和5個GND接口。當使用Uno遇到電源接口不夠時,應考慮這點巧妙布線。
注意: 單片機所有引腳均稱為I/O。開發板上UART串行通信指示燈TX、RX由ATmega 16u2的I/O驅動,并非在ATmega16u2與ATmega 328相連的電路中。Uno還采用貼片封裝ATmega 328單片機的版本,參數與上述采用直插ATmega 328單片機版本無區別。直插版本的優點是可更換單片機,即ATmega 328可換成ATmega 8或ATmega 168單片機,燒寫好Bootloader后即可正常使用。
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