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本节详细介绍两个常用的Arduino开发板：Arduino UNO和Arduino Mega 2560。
Arduino UNO开发板（简称UNO）是一个基于ATmega328P微控制器（又称单片机）的开发板，它有14个数字输入/输出引脚（其中6个可用于PWM输出）、6个模拟输入、1个UART（硬件串口）、1个16 MHz晶体振荡器、1个USB接口、1个电源插孔、1个ICSP（In-Circuit Serial Programming）插座和1个复位按钮。Arduino UNO开发板采用1根USB线与计算机连接，USB线同时具有供电和通信的功能，Arduino UNO开发板也可以通过1个AC-to-DCx变换器或电池供电。
在意大利，“UNO”的意思是ONE，Arduino UNO开发板和Arduino IDE 1.0是早期的参考版本。Arduino UNO是第一个采用USB接口与计算机连接的Arduino开发板，其实物如图2-1所示。
Arduino UNO开发板是硬件开源的，图2-2是其原理图。读者利用其PCB图可自己制作电路板。
Arduino UNO开发板的ATmega328P微控制器中已烧录了BootLoader（引导程序），该BootLoader允许下载新的代码而无须专门的编程器。ATmega328P微控制器还有一种编程方式是将BootLoader旁路通过ICSP插座使用Arduino ISP（一个可直接对微控制器进行编程的工具）对微控制器进行编程。
Arduino UNO开发板硬件资源按功能分为电源、存储器、输入/输出接口和通信接口等几部分。下面介绍其硬件资源以及其他相关信息。
Arduino UNO开发板可通过USB连接或外部电源供电，它可自动选择供电电源。外部电源可以是1个AC-DC的变换器或电池，调节器通过1个2.1mm的中心正极（center-positive）插头与Arduino UNO开发板的电源插座连接，电池通过VIN和GND引脚给Arduino板供电。外部电源电压供电范围是6～20V，若小于7V，转换后供电电源可能不足5V，Arduino UNO开发板有可能无法稳定工作；若超过12V，电压转化器会出现过热的情况，有可能烧坏Arduino UNO开发板。电压推荐范围是7～12V。
图2-1 Arduino UNO开发板实物图
图2-2 Arduino UNO开发板原理图
电源引脚如下。
（1）VIN：当使用外部电源供电时，VIN是Arduino/Genuino开发板的输入电压引脚，或者当通过电源插座供电时，可从这个引脚得到5V电压。
（2）5V：该引脚输出5V电压。若通过5V或3.3V引脚供电可能损坏旁路线性稳压器，故不推荐使用5V或3.3V引脚供电。
（3）3.3 V：该引脚输出3.3 V电压，其最大电流是50 mA。
（4）GND：该引脚是接地引脚。
扩展板可读取IOREF引脚的电压并选择合适的电源，或者提供3.3V或5V的电平转换。
（5）AREF：模拟输入的参考电压。
Arduino UNO有32 KB Flash，其中BootLoader占用了0.5 KB，另有2 KB SRAM和1 KB EEPROM（可利用EEPROM类库对其进行读写操作）。
Arduino UNO有14个数字引脚，可用于输入或输出。输入/输出电压是5V。在推荐的操作条件下，工作电流是20mA，且有一个电阻值为20Ω～50kΩ的内部上拉电阻器（默认情况下未连接）。为了避免微控制器永久性损坏，输入/输出引脚的工作电流不能超过40mA。
另外，某些引脚具有特殊功能。
（1）串口：0（RX）和1（TX）。用于接收（RX）和发送（TX）TTL串行数据。这2个引脚与ATmega16U2（或CH340）等USB-TTL串行芯片连接。
（2）外部中断：2和3。这2个引脚可配置为中断触发引脚。触发条件可以设为低电平触发、上升沿触发、下降沿触发和发生变化触发等4种。
（3）PWM：3、5、6、9、10和11。提供6路8位PWM（即PWM输出有2 8 =256个不同的值）。
（4）SPI：10（SS），11（MOSI），12（MISO）和13（SCK）。这些引脚支持SPI通信（SPI类库支持）。
（5）LED灯：13。Arduino开发板上有一个与13脚连接的LED灯。当13脚为HIGH（高电平）时，LED灯亮；当13脚为LOW（低电平）时，LED灯灭。
（6）TWI：A4或SDA引脚和A5或SCL引脚。Wire类库支持TWI通信。
Arduino UNO有6个模拟输入：A0～A5，每个模拟输入均为10位分辨率（即有1024个不同的数值）。默认情况下，模拟电压的测量范围是0～5V，通过AREF引脚和analogReference()函数，可以改变引脚的上限电压。
RESET：该引脚为低电平，将复位微控制器。一般通过在扩展板上增加一个复位按钮来实现复位功能。
Arduino/Genuino UNO开发板经常需要和计算机、另一个Arduino或其他微控制器通信。ATmega328P通过数字引脚0（RX）和1（TX），提供UART TTL（5V）串行通信。Arduino UNO开发板上的USB-TTL芯片负责完成USB到串行通信的转换，并在计算机中将串口映射成一个虚拟的COM口。16U2的固件使用标准的USB COM驱动程序，不需要任何外部驱动程序。但在Windows操作系统中，需要一个扩展名为inf的文件。Arduino软件包括一个串口监视器，允许接收或发送文本信息。当Arduino UNO开发板通过USB-to-serial驱动与计算机的USB口连接并且进行数据通信时，Arduino UNO开发板上的RX和TX指示灯将闪烁（但不是引脚0和1上的串行通信）。
SoftwareSerial（软件串口）类库允许在Arduino UNO开发板的任何数字引脚上实现串行通信。
ATmega328P也支持I2C（TWI）和SPI通信。Arduino软件包括一个Wire类库，用来简化I2C总线的应用。使用SPI类库实现SPI通信。
Arduino/Genuino UNO开发板允许软件复位，在程序下载之前不需要按复位按钮。Arduino/Genuino UNO开发板在设计时，允许通过在与之连接的计算机上运行软件进行复位。ATmega8U2/16U2的硬件流控制线（DTR）通过一个100nF的电容器与ATmega328P的复位引脚相连，当该引脚为低电平时，ATmega328P有足够长的时间来复位。读者可以利用Arduino软件的这个特点，通过简单地单击菜单中的下载按钮来下载代码。这意味着BootLoader（引导程序）可以有较短的超时，同时，DTR可以与下载启动很好地同步。
当UNO连接到使用Mac OS或Linux操作系统的计算机时，每次软件通过USB连接UNO，它都会复位，在接下来的半秒左右时间内，引导装载程序BootLoader在UNO上运行。当它被编程为忽略数据格式错误（即除了上传新代码之外的任何内容）时，将拦截打开连接后发送到板上的前几个字节的数据。如果板上运行的代码在首次启动时接收一次性配置或其他数据，必须保证与之通信的软件已打开连接，并等待一秒后再发送数据。
UNO板上有一条线可以断开，目的是禁止自动复位。线两侧的焊盘可重新焊在一起以允许自动复位，该线被标注为“RESET-EN”。还可以通过在5V电源和复位线中间连接一个110Ω的电阻器，来禁用自动复位。
第3版的Arduino UNO开发板有以下新的特性。
（1）在AREF引脚附近增加了SDA和SCL引脚，两个新增引脚在RESET引脚附近，IOREF引脚允许扩展板匹配Arduino UNO开发板提供的电压，扩展板可与使用5V供电的AVR以及使用3.3V供电的Arduino Due兼容。另外还有一个未连接的保留引脚。
（2）更稳定的复位电路。
（3）ATmega16U2代替了8U2。
Arduino UNO开发板的性能指标如表2-1所示。
表2-1 Arduino UNO开发板的性能指标
续表
Arduino Mega 2560开发板适用于较复杂的工程。Arduino Mega 2560开发板有较多的数字、模拟输入/输出引脚以及较大的存储空间，常用于3D打印机和机器人等工程，图2-3是其实物图。
图2-3 Arduino Mega 2560实物图
Arduino Mega 2560（简称Mega 2560）是一个基于ATmega2560微控制器的开发板。它有54个数字输入/输出引脚（其中15个可作为PWM输出）、16个模拟输入、4个UART（硬件串口）、1个16 MHz晶体振荡器、1个USB接口、1个电源插孔、1个ICSP插座和1个复位按钮。Arduino Mega 2560开发板可以简单地通过一根USB线与计算机连接，也可以通过1个AC-DC变换器或电池供电。Arduino Mega 2560开发板与大部分用于Arduino UNO和早期的Duemilanove或Diecimila的扩展板兼容。
Arduino Mega 2560开发板的性能指标如表2-2所示。
表2-2 Arduino Mega 2560开发板的性能指标
Arduino Mega 2560开发板原理图如图2-4所示。
Arduino Software（IDE）可对Arduino Mega 2560开发板进行编程。Arduino Mega 2560开发板上ATmega2560的BootLoader允许下载新的代码到开发板，而无须一个外部硬件编程器。编程采用的是STK500协议，也可以使用旁路BootLoader利用Arduino ISP，通过ICSP插座进行编程。
提示：Arduino Mega 2560开发板有一个能复位的聚乙烯保险丝，可防止计算机的USB端口短路和过流。虽然大部分计算机有自己的内部保护机制，但保险丝可提供外层的保护。如果USB端口的电流超过500mA，保险丝将自动断开连接，直到短路过载被消除。
另外，一些引脚具有特殊功能。
（1）串口用于接收（RX）和发送（TX）TTL串行数据。Serial：0（RX）和1（TX）；Serial 1：19（RX）和18（TX）；Serial 2：17（RX）和16（TX）；Serial 3：15（RX）和14（TX）。引脚0和1同时与ATmega16U2（或CH340）USB-to-TTL串口芯片对应引脚相连。
（2）外部中断：2（中断0）、3（中断1）、18（中断5）、19（中断4）、20（中断3）和21（中断2）。这些引脚可设置为低电平、上升沿、下降沿或电平发生变化等4种触发模式。
（3）PWM：2～13和44～46。通过analogWrite()函数提供8位PWM输出。
图2-4 Arduino Mega 2560原理图
（4）SPI：50（MISO）、51（MOSI）、52（SCK）和53（SS）。通过SPI类库支持SPI通信，SPI引脚也被连到ICSP插座，与Arduino/Genuino UNO和旧版本Duemilanove和Diecimila Arduino开发板兼容。
（5）LED灯：13。板上有一个与13引脚连接的LED灯。当引脚为高电平时，LED灯亮；引脚为低电平时，LED灯灭。
（6）TWI：20（SDA）和21（SCL）。通过Wire类库支持TWI通信。这些引脚和旧版本Duemilanove或Diecimila Arduino板的位置有所不同。
（7）模拟输入：Mega 2560有16个模拟输入，即A0～A15。每个模拟输入可以用10位二进制数表示，即输入有1024个不同的数值。（分辨率是模数转换器的一个性能指标，是用转换位数表示的。）默认情况下，模拟电压的测量范围是0～5V，通过AREF引脚和analogReference()函数，可以改变引脚的上限电压。
（8）AREF：模拟输入的参考电压。
（9）RESET：该引脚拉低复位微控制器。一般通过在扩展板上增加一个复位按钮来实现复位功能。
Arduino Mega 2560开发板的通信特性与Arduino UNO开发板类似。
Arduino Mega 2560 PCB的尺寸是10.16cm×5.33cm，USB连接插座和电源插头大于Duemilanove/Diecimila板的尺寸。板上有3个螺丝孔，方便将开发板固定在某个平面上。注意：数字引脚7和数字引脚8之间的距离约为4.06mm，不像其他引脚间的距离，是2.54mm的偶数倍。
Arduino Mega 2560和Duemilanove /Diecimila开发板一样，其数字引脚0～13、REF和GND引脚、模拟输入0～5、电源插座和ICSP插头都在同样的位置。主串口和外部中断0和1（引脚2和引脚3）位置也没变。SPI可通过ICSP插头获得。注意Arduino Mega 2560开发板上的I2C和Duemilanove /Diecimila开发板的I2C位置不同。
Arduino Mega 2560开发板的自动（软件）复位特性与Arduino UNO开发板相同。
Arduino Mega 2560开发板没有使用FTDI USB-to-serial驱动芯片。它使用ATmega16U2（Arduino板的版本1和版本2采用ATmega8U2）作为USB-to-serial转换器。