基礎教程17 各版本Arduino開發板介紹

我是潘，曾經是個工程師。這是為 http://Ardui.Co 製作的「Arduino 公開課」系列的入門教程。Arduino 版本很多，我們一直使用的 Uno 只是其一。雖然 Uno 兼容性好、易上手，但有點老舊了。現在我們將介紹一下，其他功能更強大的版本。有任何疑問請在評論區提出，我會逐一回答。

Arduino 版本有多少？先看看官方文檔的羅列：

綠色是標準規格的開發板，紅色是微型化的版本，橙色是套件。但不止這些，Arduino 是一個開源的平台，這意味著其電路、程序、庫都是公用的，可以被複制再開發。實際上，現在延伸出來的版本已經遠遠超過上面羅列的數量。我們用的比較多的是 Uno、Leonardo、Mega2560、Yun、101 以及其微型化版本，Micro、Pro Mini等。

1、簡單即美的 Uno

我們一直使用的 Arduino Uno 目前已經發展到第三版（R3），但它不僅僅是一塊適合入門學習的開發板。我認為 Uno 最能代表Arduino 的哲學，簡單、兼容、庫非常成熟，可以輕鬆獲得擴展，足以滿足絕大部分的開發需求。

它的姐妹版本是 Pro Mini，同樣基於 ATMega328 系列控制晶元，功能、埠映射與 Uno 完全一模一樣，但尺寸只有1/4。

Pro Mini 不包含USB 轉串口模塊，因此寫程序需要一個轉換器。目前常見的有 PL2303、CH340、CP2012 等轉換模塊。刷機方法也很簡單，除了兩條電源線，模塊的 TX 接 Pro Mini 的 RX、RX 接TX 即可。IDE 中同樣使用 Uno 開發板來刷。順便提醒一下，Pro Mini 有5.0V 和 3.3V 兩個版本，需要注意輸入電壓。

開發流程中，一般使用 Uno 來開發原型。設計完成後，再用 Pro Mini 實現成品的小型化。

2、無所適從的 Leonardo

Arduino Leonardo 常常被宣傳為 Uno 的升級替代品，價格相近但功能更強大。但我看來它並非是一個優先的選擇。

不同於 Uno，Leonardo 直接使用了 ATmega32u4 的 USB 通信功能，取消了USB 轉串口晶元。這使得Leonardo不僅可以作為一個虛擬的（CDC）串列/ COM埠，還可以作為滑鼠或者鍵盤連接到計算機。其次 Leonardo 提供了4 個外部中斷，而 Uno 只提供了2個。

但是，Leonardo 在這兩點的設計上卻存在很多矛盾之處。首先，其4路中斷埠分別為： D0、D1、D2、D3。但D0、D1 是USB轉串口的介面，而 D2 和 D3 是 I2C 介面（後面課程會詳細介紹）。

Arduino 開發過程中，USB轉串口幾乎每次都要用到的，而且如果經常要到串口監測數據，因此D0、D1 就會被一直佔用。I2C 是非常重要的擴展埠，後面的課程會講到，不少感測器、模塊都需要它，D2、D3 也會被佔用了。

因此要在 Leonardo 上同時使用 USB轉串口、I2C、外部中斷3個功能是沒辦法用硬體實現，只能軟體模擬。我們一般把中斷改為軟體的模式，因為最容易實現，不過，響應速度、精確度和CPU效率都會收到影響。而 Uno 則不存在這個問題。

再如，SPI （後面課程會詳細介紹）與 ICSP 復用，會導致擴展盾上所有的 SPI 部件都無法使用硬體SPI。

Leonardo 的優點有 PWM 埠數量翻了一倍，模擬輸入增加到7個等，但這些在 Uno 上都可以通過 I2C 來擴展實現。另外，實現小型化時，Uno 衍生出來的 Pro Mini 價格也遠低於 Leonardo 的 Mrico。

何況 Uno 使用的 ATmega328P 晶元，直插封裝常見且價格便宜， DIY 各類系統非常便利，而 Leonardo 使用的 ATmega32u4 晶元，只有 BGA 和 PLCC 封裝，DIY 難度陡增。

總的來說，初學不建議使用Leonardo。

3、功能強大的 Mega2560

Mega2560 應該是目前功能最強大的開發板，一共54個IO埠，其中包含 16 路模擬輸入、15個支持PWM、6路外部中斷，相比之下Uno只有14個IO埠、6路模擬輸入、6個PWM和2路中斷。而且Mega2560 同時支持多大 4 路串口，同時，ROM 增加至 256 KB、SRAM 達 8 KB，均遠大於Uno。

Mega2560提供強大的兼容性，支持Uno的擴展盾或模塊均支持Mega2560。不過，Mega2560供電與Uno 一樣薄弱，如果感測器多，建議採用外部供電的模式。

我認為，Mage2560價格比較昂貴，不過，由於兼容性好，如果希望一步到位，也不失為一個選擇。

4、英特爾來戰 Arduino/Genuino 101

最初 Arduino 都是基於 AVR 架構的控制晶元，如 ATMage328P 等。但101不同，它是基於Intel? Curie? 模塊。該模塊包含了兩個內核，一個x86 (Quark)和一個32位ARC 架構內核，兩個內核的主頻均為32MHz。英特爾工具鏈可橫跨兩個內核優化編譯用戶的程序設計，從而完成極具挑戰性的開發任務，具體請參與官方文檔。

埠方面，101配備了14路數字輸入/輸出引腳（其中4路可用於脈衝寬度調製（PWM）輸出）、6路模擬輸入，最厲害的是所有埠都支持外部中斷！其工作電壓和輸入/輸出（I/O）電壓為3.3V （穩壓晶元最大可提供 1500mA 電流），但所有的引腳都具有5V過壓保護。另外，101 還內置了 Bluetooth LE 和 6軸加速計/陀螺儀。軟體方面，除了 Timer 等庫，101絕大部分程序和庫，都與UNO 兼容。

101 價格比較貴，雖然支持 Intel 為其設計的實時操作系統，並內置了6軸感測器和低功耗藍牙，但前者對初學者來說意義不大，後者也可以通過外界模塊實現。如果不是土豪，還是建議購買 Uno 。