✎ arduino_nano兼容模块 [小脚丫STEP开源社区]

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### 7. Arduino Nano开发模块

#### 模块描述
Arduino Nano是基于ATmega328P的小型开发板，完全兼容Arduino生态系统，拥有丰富的库函数和社区支持。板载USB转串口芯片（CH340G），可直接通过USB下载程序和供电。具有14个数字I/O口（6个PWM）、8个模拟输入、16MHz主频。特别适合快速原型验证、传感器数据采集、简单控制等电赛应用，开发简单快速。

#### 工作原理
```
[USB 5V] → [肖特基二极管] → [5V稳压输出]
              ↓
         [AMS1117-3.3V] → [3.3V输出]
              ↓
         [ATmega328P]
              ↑
    [16MHz晶振] → [系统时钟]
              ↓
    ┌─────────┴──────────┐
    ↓                     ↓
[数字I/O×14]        [模拟输入×8]
(D0-D13+LED)         (A0-A7)
    ↓                     ↓
[PWM输出×6]          [10位ADC]
```

#### 技术指标
- **处理器**: ATmega328P (AVR)
- **工作电压**: 5V
- **输入电压**: 7-12V (VIN引脚)
- **主频**: 16MHz
- **Flash**: 32KB (bootloader占用2KB)
- **SRAM**: 2KB
- **EEPROM**: 1KB
- **数字I/O**: 14个 (其中6个PWM)
- **模拟输入**: 8个 (10位ADC)
- **I/O电流**: 单个20mA, 总40mA
- **串口**: 1个硬件UART
- **SPI/I2C**: 支持
- **尺寸**: 18mm × 45mm

#### 接口管脚定义
| 管脚 | 名称 | 功能 | 说明 |
|------|------|------|------|
| 1-2 | D1/TX, D0/RX | 串口 | 与USB共用 |
| 3 | RESET | 复位 | 低电平复位 |
| 4 | GND | 地 | 电源地 |
| 5-6 | D2, D3 | 数字I/O | 支持中断和PWM |
| 7-10 | D4-D7 | 数字I/O | 普通I/O |
| 11-12 | D8, D9 | 数字I/O | D9支持PWM |
| 13-14 | D10, D11 | 数字I/O+PWM | D10为SS, D11为MOSI |
| 15-16 | D12, D13 | 数字I/O | D12为MISO, D13为SCK+LED |
| 17 | 3V3 | 3.3V输出 | 最大50mA |
| 18 | AREF | ADC参考 | 外部参考电压 |
| 19-26 | A0-A7 | 模拟输入 | 也可作数字I/O |
| 27-28 | A6, A7 | 模拟输入 | 仅模拟输入 |
| 29 | 5V | 5V输出 | USB供电或VIN输入 |
| 30 | VIN | 外部输入 | 7-12V DC |

#### 板上设置和信号指示
- **电源LED**: 红色，指示5V供电
- **TX/RX LED**: 黄/绿色，串口通信指示
- **L LED**: 连接D13，用户可编程LED
- **USB接口**: Mini USB或Micro USB
- **复位按键**: 手动复位按钮
- **ICSP接口**: 6针ISP下载接口
- **电源选择**: USB或VIN自动切换

#### 电气指标
- **工作电压**: 5V
- **推荐输入电压**: 7-12V (VIN)
- **极限输入电压**: 6-20V
- **I/O电压**: 5V TTL电平
- **单I/O电流**: 最大40mA (推荐20mA)
- **3.3V输出**: 最大50mA
- **5V输出**: 取决于USB或VIN输入
- **ADC分辨率**: 10位 (0-1023)
- **ADC参考**: 默认5V (可外接AREF)
- **PWM频率**: 约490Hz (D5/D6为980Hz)

#### 使用说明
1. **驱动安装**: CH340G驱动（Windows需手动安装）
2. **IDE设置**: Arduino IDE选择"Arduino Nano"板型
3. **端口选择**: 选择对应的COM口
4. **上传程序**: 点击上传按钮，自动复位并下载
5. **库管理**: 使用库管理器安装第三方库
6. **串口监视**: 使用串口监视器调试（波特率匹配）
7. **引脚使用**: 避免D0/D1用于其他功能（与串口冲突）
8. **电源选择**: USB调试，VIN外部供电（>7V）

#### 全国大学生电子设计竞赛相关赛题
- **2021年**: 快速原型验证辅助工具
- **2019年H题**: 模拟电磁曲射炮（简单控制）
- **2017年**: 传感器数据采集预处理
- **2015年**: 辅助控制和数据转发
- **适用场景**: 快速验证方案、传感器采集、简单逻辑控制

#### 应用技术要点总结
1. **快速开发**: 使用Arduino库函数加速开发
2. **PWM应用**: analogWrite()函数输出PWM（0-255）
3. **ADC采集**: analogRead()读取10位ADC值
4. **中断使用**: attachInterrupt()配置外部中断（D2/D3）
5. **定时器**: millis()/micros()获取时间，实现非阻塞延时
6. **串口通信**: Serial库实现串口收发
7. **I2C通信**: Wire库连接I2C传感器
8. **库的使用**: 善用第三方库（如PID、Servo、LiquidCrystal等）

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