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Arduino UNO R3 SMD试用(一)——硬件分析及改进建议

2022-03-28
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作者：yang_alex
来源：21ic

[导读]
本文对于Arduino UNO的硬件进行了分析，并且分享了笔者自己对于UNO的一点改进建议！

对于Arduino开发板，自己有一些了解，因其开源而广为人知。一直想试试看，这次正好借这次评估的机会好好学习一下。

这是第一次在论坛申请评测开发板，很高兴通过了。快递送到是很惊讶---这么快!才开快递包装时更惊讶了----竟然是全新，未拆封过的!

包装盒里硬件方面只有一块UNO R3 SMD主板，没有提供数据线，因为采用的是Type-B-USB接口，因此需要自备一根Type-B-USB数据线。这根线比较少用到，估计有些人没有。不过幸好我有!

通过查找相关技术资料得知，UNO R3 SMD技术规格入下：

工作电压： 5V

输入电压：接上USB时无须外部供电或外部7V~12V DC输入(推荐7-12V ，限制6-20V)

输出电压： 5V DC输出和3.3V DC输出

微处理器： ATmega328

时钟频率： 16 MHz

Flash 内存： 32 KB (ATmega328) (0.5 KB用于引导程序)

SRAM ： 2 KB (ATmega328)

EEPROM： 1 KB (ATmega328)

数字I/O端口： 14(4个PWM输出口)

模拟输入端口： 6

I/O端口电流： 40mA

3.3V端口电流： 50mA

支持USB接口协议及供电(不需外接电源)

支持ISP下载功能

Bootloader：Arduino Uno

尺寸：75x55x15mm

UNO R3 SMD的电源的输入分为两部分，用户可以选择使用USB电源，也可以选择+7V～+12V DC电源作为输入。从电路原理图中可以看出，3.3V是供给外设使用的，UNO R3 SMD板上的器件并没有使用这个3.3V.有一个地方大家注意下，就是外部DC电源和USB供电的切换：如果外部DC供电，他会通过第二张图中的MOSFET把USB供电断开，防止外部DC反灌电脑USB导致损坏!

UNO R3 SMD的主控芯片是Atmel的AVR单片机，表贴的ATmega328。他的工作电压是5V。所以大家在接外部电路，尤其是传感器芯片时要注意外部电路能否耐受5V输入!

该开发板采用的是ATmega16u2作为作为USB转232的接口芯片(实际上ATmega16u2是一个AVR系列的MCU，通过编程实现USB转串口的功能，而且这个USB也不是真正的硬件USB，而是通过软件模拟的USB)。

UNO R3 SMD在正面提供了UCSP接口以及4个LED，复位按键，USB接口以及扩展板接口(它有14个数字输入/输出引脚(其中6可作为PWM输出)，6个模拟输入)

如上图所示，几个重要的部分，用彩框标出，同时我们还可以通过开发板上印制的内容来了解相关的资源配置。 UNO R3 SMD的标注非常人性化，很实用! 其中4个LED指示灯，可以看出上面标有：TX、RX、ON、L四个字样，其中TX、RX是串口的发送和接受的指示灯，收发时闪烁，查原理图和实际操作可知分别对应绿色和红色LED;ON是对应绿色LED的5V电源指示灯，上电即亮。最后一个L为橙黄色LED，是一个可编程的LED，与D13接口相连，最简单的电灯程序就用它了。

此外，扩展板接口标注也非常清楚。可以看出数字接口和模拟输入接口。配合原理图可以知道相应接口的复用功能，下面给出管脚分布图。除了板上对应部位标注外，在接插件上也有明显标注，这下就不容易接错线了!

背面同样保持传统，印刷有更详细的板子信息：

开发板的主控芯片ATmega328在出厂时就已经烧录了Arduino的Bootloader，因此我们不需要使用其他的编程烧录工具，只要通过串口就可直接把编译好的程序下载到板上的ATmega328，方便了许多。如果不小心擦除了Arduino的Bootloader程序也不要紧，UNO R3 SMD板留有UCSP接口，可以利用ATMEL的ISP程序和下载工具重新烧录Arduino的Bootloader程序到板上的ATmega328中去。

几个建议：

1、Type-B-USB接口改成我们现在常用的Micro-USB接口，一方面可以使板子的整体厚度减少，这样增加扩展板时，扩展板可以大一些也不干涉;其次，Micro-USB接口的USB线对于用安卓手机的人来说是必备之物，不像Type-B-USB数据线，估计有些人会找不到。

2、取消DC接口，只保留USB供电。板上器件所需电源，有Micro-USB供电就已经足够了。如果扩展板需要额外供电，就在扩展板上增加电源好了。

3、USB转串口芯片可以从ATmega16u2换成CH340芯片实现,这样成本会低一些，驱动也会比较好解决。

4、板子上空余的地方还是挺大的，再增加一些常用传感器芯片，如温度、加速度计等传感器，可用性会更高!

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