一个开发板，无论是Arduino、89C51 单片机、STM32 抑或是树莓派，开发人员除了首要考虑其本身芯片的好与坏、程序开发的便捷性，其次考虑的就是开发板的接口，它影响着我们使用什么传感器或执行元件。

Arduino UNO 的接口众多，本书选择8 种接口来进行介绍，并配合机器人使用。

1. 供电接口

Arduino 的工作电压是5～12 V，共有3 个供电接口，见图3-1-3。使用Arduino UNO 扩展板是为了方便针脚的插接，其供电方式是将锂电池与 Arduino UNO 扩展板进行连接，通过图 3-1-3 的③号电源接口向Arduino UNO 开发板供电。

Arduino UNO 开发板供电配件如图3-1-4 所示。

图3-1-3　供电接口

图3-1-4　开发板供电配件

2. 数字接口

按照开发使用习惯，常把2～13 接口称为数字接口，见图3-1-3。数字接口又分两种：普通数字接口和PWM 数字接口。

1）普通数字接口

普通数字接口是指2、4、7、8、12、13 号接口，这些普通数字接口可以用来产生高电平或低电平、读取高电平或低电平。涉及的函数如表3-1-2 所示。

表3-1-2　普通数字接口涉及的函数

续表

2）PWM 数字接口

PWM，也就是脉冲宽度调制，用于将一段信号编码为脉冲信号（一般是方波信号），是在数字电路中达到模拟输出效果的一种手段，即使用数字控制产生占空比不同的方波（一个不停在开与关之间切换的信号）来控制模拟输出。若要在数字电路中输出模拟信号，就可以使用PWM 技术实现。

如图3-1-3 所示，PWM 数字接口是指带“～”符号的数字接口，有3、5、6、9、10、11 号接口，这些PWM 数字接口除了可以像普通数字接口那样使用，还可以用来产生或读取脉冲（PWM）。涉及的函数如表3-1-3 所示。

表3-1-3　PWM 数字接口涉及的函数

续表

3. 模拟接口

模拟接口有6 个，如图3-1-3 右下角所示，A0～A5 就是模拟接口，它们具有读取或产生PWM 的功能，使用的函数是(www.daowen.com)

使用方向和用途与PWM 数字接口类似。其关系可用数学中的并集来表示：

普通数字接口∪模拟接口= PWM 数字接口

4. 中断接口

中断接口是一种高级端口，Arduino UNO 有2 个中断接口，触发中断的方式有5 种，见表3-1-4。

表3-1-4　中断接口

假设需要使用 2 号数字接口在接收到高电平时触发中断函数something();，程序语句即为表3-1-4 中所示，特别指出，2 号数字接口对应中断号0（INT0）。

5. 串 口在很多时候，Arduino 需要与其他设备相互通信，而最常见、最简单的方式就是串口通信。Arduino Uno 开发板上，硬件串口位于Rx(0)和Tx(1)引脚上（见图 3-1-3），这两个接口可以连接蓝牙串口模块，然后与手机等一些设备进行蓝牙通信。然而，还需知道Arduino 的USB 口通过转换芯片与Rx(0)和Tx(1)这两个引脚连接，该转换芯片会通过USB 接口在计算机上虚拟出一个用于 Arduino 通信的串口，实际上下载程序也是通过串口进行的，不过是有线连接。而直接使用Rx(0)和Tx(1)这两个引脚的蓝牙串口模块可进行无线传输。

6. IIC 接口

I2C(Inter-Integrated Circuit，又称IIC)总线是一种由Philips（飞利浦）公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。I2C 总线产生于20 世纪80 年代，最初为音频和视频设备开发，如今主要在服务器管理中使用，其中包括单个组件状态的通信。I2C 总线最主要的优点是其简单性和有效性。

I2C 总线只有两根双向信号线，一根是数据线SDA，另一根是时钟线SCL，如图3-1-3 左上角所示。通信原理是通过对SCL 和SDA 线高低电平时序的控制，来产生I2C 总线协议所需要的信号进行数据的传递。如图3-1-5 所示，I2C 通过上拉电阻接正电源，当总线处于空闲状态时，两条信号线保持为高电平。连接到总线任意一个器件输出为低电平，都会使总线的信号变低，即每个器件的SDA 和SCL 都是线“与”关系。

图3-1-5　I2C 总线物理拓扑图

I2C 传输规范有三点，阐述如下，可以结合图3-1-6 进行理解。

（1）数据位的有效性。

I2C 总线进行数据传送时，时钟信号（SCL）为高电平期间，数据线（SDA）上的数据必须保持稳定，但允许SDA 产生起始信号、终止信号。只有时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平和低电平状态才允许变化，也就是SCL 为低电平时进行数据传输。

（2）起始信号和终止信号。

起始信号：当SCL 为高电平时，SDA 由高变低。

终止信号：当SCL 为高电平时，SDA 由低变高。

（3）I2C 总线传输格式。

发送到SDA 线上的每个字节必须是8 位，每次传输可以发送的字节数量不受限制，每个字节后必须跟一个ACK 应答位，数据从最高有效位（MSB）开始传输。

图3-1-6　数据传输原理

Arduino 的I2C 接口常用于连接显示屏等，本书将在4.2.6 节中进行具体介绍。Arduino 的I2C 通信使用wire 库，函数的使用却与串口使用比较类似。例如：