《Microduino实战》——2.2　兼容Arduino系列产品

2022-01-23 16:42:31

本节书摘来自华章出版社《Microduino实战》一书中的第2章，第2.1节，作者：姚琪　杨立斌，更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看。

2.2　兼容Arduino系列产品

兼容Arduino的系列产品可以分为Microduino AVR核心系列模块、扩展模块以及扩展板，其接口标准都采用Upin-27规范标准，如图2-2所示。扩展模块包括以太网接口、USB接口的有线通信模块，支持RF、蓝牙、NFC、Zigbee、WiFi和GPRS/GSM无线通信模块，支持三轴陀螺仪、加速度传感器、GPS的传感器模块，支持OLED、TFT的显示模块，以及电机驱动模块等。

2.2.1　Microduino AVR核心系列模块

Microduino AVR核心系列模块主要包括两大部分：一是微控制器模块，其芯片采用的是Atmel AVR 8位微控制器，兼容Arduino；另一个是USB下载调试模块，其芯片采用的是FT232RL芯片，同样是Arduino所支持的。接下来详细介绍一下这些核心模块的具体参数。

Microduino-Core
以 Atmel ATmega328P、ATmega168PA 系列为核心的8位单片机开发核心板Microduino-Core，是一个开源的控制器模块，兼容Arduino UNO，如图2-3所示。

根据不同型号的微控制器芯片，Microduino-Core目前有4个型号，如表2-1所示。

Microduino-Core供用户使用的I/O口有27个，除了5V、3.3V、GND和RST基本功能引脚外，其他引脚都有着特殊的功能，有的引脚会复用多种功能。
（1）数字I/O （22个）
在模块上标识为 D0～D13，A0～A7，其中A6和A7只能作为输入，不能输出。
（2）模拟 I/O （8个）
在模块上标识为 A0～A7。每一个都提供了10位分辨率（即0～1024），默认情况下，模拟电压测量范围为GND至VCC电压值。
（3）PWM输出（6个）
在模块上标识为D3、D5、D6、D9、D10和D11。
（4）串口通信（1路）
在模块上标识为 RX0（D0）、TX1（D1），即RX0为串口接收端，而TX1为串口发送端。Microduino-Core与USBTTL模块是通过D0和D1端口通信的，但如果这里两个端口同时被其他模块占用，比如蓝牙模块，会导致与USBTTL通信不正常，可能无法下载程序。
（5）SPI通信（1路）
在模块上标识为 D13（SCK）、D12（MISO）、D11（MOSI）、D10（SS）。
（6）I2C通信（1路）
在模块上标识为 SDA（A4）、SCL（A5）。
（7）外部中断输入（2路）
在模块上标识为 D2（中断0）、D3（中断1）。
（8）支持ISP下载功能
如同Arduino一样，Microduino可使用ISP下载线，灵活烤入bootloader。所用引脚在模块上标识为D13（SCK）、D12（MISO）、D11（MOSI）。
（9）外部参考电压（AREF）输入（1路）
在模块上标识为REF。
以Microduino-Core为控制核心，配以其他的电子元器件、功能模块和传感器，就能够实现很多丰富而有趣的设计。简单的设计，如遥控开关、电子闹铃；复杂的设计，如遥控小车、飞行器等，这些都体现出了核心控制模块的控制能力。

Microduino-Core+
Microduino-Core+是Microduino-Core的增强版，提升了微控制器存储容量，还增加了

I/O接口的数量，如图2-4所示。具体参数对比如表2-2所示。引脚分布仍旧采用Upin-27标准规范，增加的I/O接口专门引出了10个插孔供用户使用。

目前，Microduino-Core+也分为4个型号，如表 2-3所示。

Microduino-Core+供用户使用的I/O口有37个，除了5V、3.3V、GND和RST基本功能引脚外，其他引脚都有着特定的功能，有的引脚会复用多种功能。
（1）数字 I/O（32个）
在模块上标识为 D0～D13，A0～A7，以及比Core多出的10个插孔（D14～D23）。
（2）模拟I/O （8个）
在模块上标识为 A0～A7。每一个都提供了10位分辨率（即0～1024），默认情况下，模拟电压测量范围为GND至VCC电压值。
（3）PWM输出（8个）
在模块上标识为D7、D8、D9、D10、D12、D13、D22、D23。
（4）串口支持（2路）
在模块上标识为 Serial[D0(RX),D1(TX)]和Serial1[D2(RX),D3(TX)]。与USBTTL模块连接会占用D0、D1，如果端口D0和D1被其他模块占用，会导致与USBTTL通信不正常，使得程序无法下载。
（5）SPI通信（1路）
在模块上标识为 D13(SCK)、D12(MISO)、D11(MOSI)、D10(SS)。
（6）I2C通信（1路）
在模块上标识为 SDA(D20),SCL(D21)。
（7）外部中断输入（3路）
在模块上标识为 D2（中断0）、D3（中断1）、D6（中断2）。
（8）支持ISP下载功能
如同Arduino一样，Microduino可使用ISP下载线，灵活烤入bootloader。所用引脚在模块上标识为D13（SCK）、D12（MISO）、D11（MOSI）。
（9）支持AREF端子
在模块上标识为REF。
由于在性能和资源上有所提升，Microduino-Core+能够实现的功能比Microduino-Core多一些，也能够支持更多的模块设备与之互联。

Microduino-USBTTL
Microduino-USBTTL 模块是USB转串口模块，用于上位机向Microduino-Core/Core+下载程序以及串口通信，如图2-5所示。它采用基于 FTDI 公司的 FT232RL 芯片（Arduino软件自带驱动）。

注意　Microduino-USBTTL模块通过串口与其他Microduino模块进行通信，串口引脚是D0（TX）、D1（RX），如果其他Microduino模块也同样使用该串口引脚，那么在下载程序和进行串口通信的时候要特别注意，很有可能因为串口冲突，使得D0和D1引脚上的串口通信失败，致使无法进行程序下载和串口调试。所以，要尽量避免使用同一个串口进行通信，如果实在无法避免，下载程序时，先将其他使用该串口的模块拆下来，下载完成后再装上去。

Microduino-CoreUSB
Microduino-CoreUSB相当于将Microduino-Core和Microduino-USBTTL两个模块合在了一起，即集成了微控制器和USB通信的功能，如图2-6所示。核心芯片采用Atmega32U4系列的8位微控制器，与Arduino Leonardo开发板兼容。

2.2.2　Microduino扩展模块

如果说Microduino核心模块是大脑，那么Microduino扩展模块便是其手脚、眼睛、耳朵等器官。按照功能划分，可以将扩展模块大致分为：有线通信、无线通信、电池管理、传感器、声音/存储/时钟、显示设备和电机驱动。这里仅作简单介绍，以方便读者了解现有的Microduino模块，在DIY过程中找到自己想要的模块，更多资料见
参考[1]。