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Arduino Uno R3开发板入门学习笔记

news 2026/7/11 10:39:44

一、控制台的结构

二、技术规格

三、引脚分配

四、供电方式

五、内部存储

六、输入输出

6.1 数字输入输出

6.2 模拟输入输出

七、通信方式

7.1 硬件串口通信

7.2 软件串口通信

一、控制台的结构

Arduino Uno R3 是一款基于 ATmega328P 的微型控制板。它包含 14 个数字输入/输出引脚（其中 6 个可用作 PWM 输出）、6 个模拟输入、1 个 16 MHz 陶瓷谐振器（CSTCE16M0V53-R0）、1 个 USB 连接、1 个电源插孔、1 个 ICSP 接头和一个重置按钮。

1. 微控制器：这是 Arduino 的大脑，加载程序的组件。
2. USB 接口：用于连接 Arduino 主板和电脑。
3. USB 转串口芯片：USB 转串口芯片是重要组件，因为它有助于将来自计算机等地的数据转换到板载微控制器。这就是为什么你可以从电脑上编程 Arduino 主板。
4. 数字引脚：使用数字逻辑（0、1 或低电平/高电平）的引脚。通常用于开关和开关 LED。
5. 模拟引脚：能够读取 10 位分辨率（0-1023）模拟值的引脚。
6. 5V / 3.3V 引脚：这些引脚用于为外部元件供电。
7. GND：接地引脚，电平为 0 伏。
8. VIN：代表 Voltage In，用于连接外部电源。

Uno 在意大利语中意为"一"，被选为 Arduino 软件（IDE）1.0 的标志。
Uno 开发板和 Arduino 软件（IDE）1.0 版是 Arduino 的参考版本，现已发展到更新的版本。
Uno 开发板是 USB Arduino 系列开发板中的第一款，也是 Arduino 平台的参考模型。

二、技术规格

微控制器	ATmega328P
工作电压	5V
输入电压（推荐）	7-12V
输入电压（极限）	6-20V
数字 I/O 引脚	14 个（其中 6 个提供 PWM 输出）
PWM 数字 I/O 引脚	6
模拟输入引脚	6
每个 I/O 引脚的直流电流	20 毫安
3.3V 引脚的直流电流	50 毫安
闪存	32 KB（ATmega328P），其中 0.5 KB 用于引导加载程序
SRAM（静态随机存取存储器）	2 KB（ATmega328P）
EEPROM	1 KB（ATmega328P）
时钟频率	16 MHz
LED_BUILTIN	13
长度	68.6 毫米
宽度	53.4 毫米
重量	25 克

三、引脚分配

四、供电方式

Arduino Uno 开发板有两种供电方式。

支持 USB 连接供电（5V）；
支持外部电源供电 6~20V；
- 通过 DC 电源插孔供电（7-12V）；
- 通过 Vin 引脚供电（7-12V）；
建议外部供电电压为 7-12V，电压低于 7V 可能导致板子不稳定。

五、内部存储

ATmega328 有 32 KB Flash 程序存储器（其中 0.5 KB 由引导加载程序占用）。
它还具有 2 KB 的 SRAM 和 1 KB 的 EEPROM（可以使用 EEPROM 库进行读写）。

六、输入输出

6.1 数字输入输出

Uno 上的 14 个数字引脚中的每一个都可以用作输入或输出，使用pinMode()、digitalWrite()和digitalRead()函数。
它们以 5 伏特工作。
每个引脚可以提供或接收 20 mA 作为推荐工作条件，并且具有 20-50k 欧姆的内部上拉电阻（默认情况下断开）。
任何 I/O 引脚的最大电流不得超过 40 mA，以免对微控制器造成永久性损坏。

此外，一些引脚具有专门的功能：

串行：
- 0（RX）和 1（TX）。
- 用于接收（RX）和发送（TX）TTL 串行数据。
- 这些引脚连接到 ATmega8U2 USB 转 TTL 串行芯片的相应引脚。
外部中断：
- 2 和 3。
- 这些引脚可配置为在低值、上升沿或下降沿或值发生变化时触发中断。
- 有关详细信息，请参阅attachInterrupt()函数。
PWM：
- 3、5、6、9、10、11。
- 使用analogWrite()函数提供 8 位 PWM 输出。
SPI：
- 10（SS）、11（MOSI）、12（MISO）、13（SCK）。
- 这些引脚支持使用 SPI 库进行 SPI 通信。
LED：
- 13
- 有一个内置 LED 由数字引脚 13 驱动。
- 当引脚为高电平值时，LED 亮，当引脚为低电平值时，LED 熄灭。
TWI（I2C）：
- A4 或 SDA 引脚和 A5 或 SCL 引脚。
- 使用 Wire 库支持 TWI 通信。

6.2 模拟输入输出

Uno 有 6 个模拟输入，
标记为 A0 至 A5，每个输入提供 10 位分辨率（即 1024 个不同的值）。
默认情况下，它们测量从地到 5 伏的电压，但可以使用AREF引脚和analogReference()函数更改其范围的上限。

板上还有其他几个引脚：

AREF。模拟输入的参考电压。与analogReference()一起使用。
Reset。将此线拉低以重置微控制器。通常用于在扩展板上添加重置按钮。

七、通信方式

Arduino Uno 具有多种与计算机、另一个 Arduino 开发板或其他微控制器通信的功能。

7.1 硬件串口通信

ATmega328 主控芯片的串口通信能力
- ATmega328 提供 UART TTL（5V）串行通信，可通过数字引脚 0（RX）和 1（TX）进行连接。
USB 转串行芯片 ATmega16U2
- 开发板上的 ATmega16U2 通过 USB 传输此串行通信，并作为虚拟 COM 端口出现在计算机上的软件中。
- 16U2 固件使用标准 USB COM 驱动程序，无需外部驱动程序。
Arduino 软件（IDE）包含一个串行监视器，允许向开发板发送和从开发板接收简单的文本数据。
当数据通过 USB 转串行芯片和 USB 连接传输到计算机时，开发板上的 RX 和 TX LED 将闪烁（但引脚 0 和 1 上的串行通信除外）。