Arduino編程控制與應(yīng)用能力模塊一熟悉Arduino編程軟件任務(wù)三認(rèn)知Arduino硬件導(dǎo)入上次課程我們認(rèn)識了Arduino的編程軟件，相當(dāng)于我們已經(jīng)接觸到了Arduino的靈魂，今天我們就將和Arduino面對面交流，來認(rèn)識Arduino的相關(guān)硬件。新授Newteaching1目錄一、常見的Arduino控制器二、常見的Arduino擴展硬件三、ArduinoUNO的基本知識一、常見的Arduino控制器常見的Arduino控制器（一）ArduinoUNO（二）ArduinoMEGA2560（三）微型化的Arduino（四）Arduino101/Genuino101（五）ArduinoDUE一、常見的Arduino控制器（一）ArduinoUNOArduinoUNO是使用最為廣泛的Arduino控制器，有14路數(shù)字輸入/輸出接口，其實物如圖所示；它功能完備、價格低廉、使用便利，最適合初學(xué)者選擇。一、常見的Arduino控制器（二）ArduinoMEGA2560ArduinoMEGA2560性能和整體配置都遠比ArduinoUNO強大，其應(yīng)用領(lǐng)域也較之更為廣泛，尤其是在3D打印機和機器人等項目中；一、常見的Arduino控制器（三）微型化的Arduino③

以LilyPad為例，它是一個小型可穿戴CPU，它可以被縫在衣服、手套等穿戴設(shè)備上控制其它外設(shè)。②

因為受外形尺寸限制，有些甚至沒有自帶USB轉(zhuǎn)串口模塊（如ArduinoMini、ArduinoLilypad），上傳程序需要借助外部模塊來完成。ArduinoNanoArduinoMiniArduinoLilypad①

微型化Arduino主要應(yīng)用在一些對控制器外形尺寸要求嚴(yán)格的場合，常見的有ArduinoNano、ArduinoMini、ArduinoLilypad等版本，它們的外形如下圖所示。一、常見的Arduino控制器（四）Arduino101/Genuino101101與UNO同樣帶有14個I/O，6個模擬輸入，一個用作串口通信和上傳程序的USB接口。此外，還額外增加了BluetoothLE和6軸加速計、陀螺儀，讓你輕松實現(xiàn)功能更豐富的創(chuàng)意。101具有小巧的體積、強大的處理能力、聯(lián)網(wǎng)能力以及很好的編程環(huán)境，可應(yīng)用于機器人、無人機控制以及穿戴設(shè)備開發(fā)等。Arduino101/Genuino101是一款性能出色的低功耗開發(fā)板，它基于Intel?Curie?模組，性價比高，使用簡單，其外形如右圖所示。010302一、常見的Arduino控制器（五）ArduinoDUE主頻可達84MHz，引出54個數(shù)字管腳，其中12個可以用來連接PWM，另有12個模擬輸入/輸出管腳，4個串行接口UART，2個DAC管腳，2個TWI管腳，1個SPI插針，1個JTAG兼容調(diào)試管腳。相對于UNO，DUE運行速度更快，功能更強大，多用在計算量比較大、端口較多的項目中。ArduinoDUE與大多數(shù)使用8位AVR芯片的Arduino控制板不同，它采用了32位的ARMCortex-M3作為主控芯片，其外形與ArduinoMEGA2560相似，如圖所示。010302二、常見的Arduino擴展硬件能夠與Arduino連接實現(xiàn)功能擴展的電子模塊可以分為傳感器類和執(zhí)行器類。（一）通用的電子模塊常見的傳感器模塊常見的執(zhí)行器類模塊二、常見的Arduino擴展硬件（一）通用的電子模塊二、常見的Arduino擴展硬件很多第三方公司或個人為Arduino設(shè)計了可以直接堆疊插接的擴展板，每塊擴展板具有單種或多種特定功能。這些擴展板通常支持多塊板堆疊插接，以達到擴展多個功能的目的，如圖所示。（二）堆疊插接的擴展板支持堆疊插接的Arduino擴展板三、ArduinoUNO的基本知識ArduinoUNO是使用最廣泛的Arduino控制板，也是初學(xué)者入門學(xué)習(xí)的最佳選擇，目前其最新版本為UNOR3，主要組成部件如圖所示。支持堆疊插接的Arduino擴展板三、ArduinoUNO的基本知識1324通過USB連接管腳（方形口）供電，電壓為5V。通過直流電源輸入管腳供電，電壓要求7~12V（因為從這個管腳輸入電源會經(jīng)過板載穩(wěn)壓芯片降壓后再給控制板供電）。通過電源管腳直接供電，如果是標(biāo)注為“5V”的管腳，供電電壓必須是5V；如果標(biāo)注為“VIN”的管腳，供電電壓可以是7~12V（因為該管腳供電同樣會先經(jīng)過板載穩(wěn)壓芯片降壓）。（一）控制板電源輸入方式三、ArduinoUNO的基本知識1324電源指示燈，符號通常為“ON”，當(dāng)Arduino控制板通電時，該指示燈點亮。串口通信指示燈，符號通常為“TX”和“RX”，其中TX表示串口發(fā)送指令，RX表示串口接收指令，上傳程序過程中或激活串口通信功能時，這兩個指示燈會閃爍指示?？删幊炭刂浦甘緹?，符號通常為“L”，這顆指示燈通過控制板內(nèi)部電路與Arduino13號管腳相連，當(dāng)編程控制13號管腳為高電位時，該指示燈點亮；當(dāng)編程控制13號管腳為低電位時，該指示燈熄滅。通常使用該指示燈輔助檢查控制板是否可以正常工作。（二）板載指示燈三、ArduinoUNO的基本知識（三）輸入/輸出管腳輸入/輸出管腳模擬輸入管腳數(shù)字輸入/輸出管腳串口通信管腳外部中斷管腳PWM輸出管腳SPI通信管腳TWI通信管腳三、ArduinoUNO的基本知識（三）輸入/輸出管腳

模擬輸入管腳，符號標(biāo)注“A0”~“A5”的6個管腳為控制板的模擬輸入管腳。這些輸入管腳具有十位的分辨率（即可將輸入值轉(zhuǎn)換成210，共1024個值），默認(rèn)輸入信號范圍是0~5V。特殊情況下也可以將這些管腳定義為數(shù)字輸出管腳，管腳號為14~19。數(shù)字輸入/輸出管腳，符號標(biāo)注為“0”~“13”，共14個管腳，這些管腳可以通過程序靈活定義為輸入模式或輸出模式。當(dāng)設(shè)置為輸入模式時，管腳電壓被外部下拉后，獲取輸入值為0；管腳電壓被外部上拉后，獲取輸入值為1。當(dāng)設(shè)置為輸出模式時，控制管腳輸出狀態(tài)為1時，管腳電位狀態(tài)為5V；控制管腳輸出狀態(tài)為0時，管腳電位狀態(tài)為0V。0201三、ArduinoUNO的基本知識（三）輸入/輸出管腳

串口通信管腳，符號標(biāo)注為“0”和“1”的數(shù)字輸入/輸出管腳同時具備串口通信功能。這兩個管腳也通過控制板內(nèi)部電路與“USB轉(zhuǎn)串口芯片”相連，用于電腦向板載主控芯片上傳程序、發(fā)送串口監(jiān)視數(shù)據(jù)或與其它設(shè)備進行串口通信。外部中斷管腳，符號標(biāo)注為“2”和“3”的數(shù)字輸入/輸出管腳同時具備外部中斷功能。0503PWM輸出管腳，符號標(biāo)注為“3”、“5”、“6”、“9”、“10”和“11”的數(shù)字輸入/輸出管腳同時具備PWM輸出功能。這些管腳輸出精度為八位，即輸出范圍可達28，共256個值。04三、ArduinoUNO的基本知識（三）輸入/輸出管腳

SPI通信管腳，符號標(biāo)注為“10”、“11”、“12”和“13”的數(shù)字輸入/輸出管腳可以被用于SPI通信。其中“10”號管腳對應(yīng)“SS”，“11”號管腳對應(yīng)“MOSI”，“12”號管腳對應(yīng)“MISO”，“13”號管腳對應(yīng)“SCK”。TWI通信管腳，符號標(biāo)注為“A4”和“A5”的模擬輸入管腳同時可被用于TWI通信（兼容IIC通信）。其中“A4”號管腳對應(yīng)“SDA”，“A5”號管腳對應(yīng)“SCL”。0706三、ArduinoUNO的基本知識01AREF管腳，通常位于數(shù)字輸入/輸出管腳同一列，為模擬輸入信號提供參考電壓。02ICSP編程管腳，對應(yīng)有“VCC”，“MISO”，“MOSI”，“SCK”，“GND”和“RESET”，可以與專用的單片機燒寫器連接利用串行接口給芯片燒寫程序用，適合高階單片機玩家。但我們通?？梢岳眠@些管腳實現(xiàn)SPI通信功能。（四）其它管腳三、ArduinoUNO的基本知識01按下“復(fù)位按鈕”，可以重啟Arduino，實現(xiàn)讓控制程序重頭開始運行。02將“RESET”管腳（通常位于電源管腳處）連接“GND”，同樣可以重啟Arduino。（五）重啟功能三、ArduinoUNO的基本知識1.官方版控制板：如果購買的是官版的控制板（ArduinoUNOR3），其USB轉(zhuǎn)串口芯片的型號為“ATMELMEGA16U2”（正方形，如右下圖所示），只需按要求安裝相應(yīng)的編程環(huán)境，系統(tǒng)會自動安裝驅(qū)動程序，安裝完畢后會在【設(shè)理器】界面顯示對應(yīng)的串口編號，如左下圖所示。（六）安裝USB轉(zhuǎn)串口芯片的驅(qū)動程序支持堆疊插接的Arduino擴展板ATMELMEGA16U2芯片對應(yīng)串口編號（COM10）三、ArduinoUNO的基本知識2.克隆版控制板：ArduinoUNOR3如果購買的是國內(nèi)電子商務(wù)網(wǎng)站常見的克隆板，其USB轉(zhuǎn)串口芯片的型號是“CH340/CH341”（長方形，如圖1所示），需要上網(wǎng)自行下載“CH341SER.ZIP”，解壓縮后獲得一個可執(zhí)行文件“C