Arduino Mega 2560 Reference Design原理图解读

南锋2017-05-072024-02-22

Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。包含硬件（各种型号的Arduino板）和软件（ArduinoIDE）

电源模块

‘IC1’和’IC2’是两个低压差三路稳压器，起着降压以及稳压的作用。图中的输出是+5V，但我们实测输入电压为9V左右，输出电压为4.7V。
这里为什么要进行降压处理了？原因很简单，我们都知道功耗和电压成正比，即电压越大，电子产品的功耗越大（P=UI）。但是采用低电压供电在技术和硬件方面的要求更高。

在正常情况下，电压应该是不随时间的改变而改变，但在某些时刻，因为外界的干扰或者电路本身设计的问题会造成电压的衰减。电压衰减造成信号在传输过程的衰减，就可能影响到电路之间的通信。

在理想情况下，电路电压的输入为9V，且不为时间的改变而改变，如上图的虚线所示。但实际项目中，电压往往是不稳定的，如上图波浪线所示。所以我们用一个降压稳压电路来稳定其电压，如上图直线所示。
降压电路：稳定电压，消耗多余功率。（根据公式P=UI，电压降低了，其功率也会降低。而降低的功率主要由降压电路所消耗，主要方式为散热，所以这也是为什么一般电路的电源模块温度比其他模块高的原因）。
期望因为多余的功率通过散热的形式消耗难免让人觉得可惜，所以就开关电源就诞生了。

同时我们也看到电源模块有几个电容，电容的主要作用是滤波和储能。一般电容为47uF或者470uF。通常使用小电容滤除高频干扰，大电容消除低频干扰。

这里写图片描述
因为电容的存在，所以高低电平的转换也由左图变成了右图。

复位

这里写图片描述

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当按下复位键后，GND和RESET短接，拉低了电平（注意，芯片上的RESET脚和服务模块的RESERT脚是连在一起的，只要中间没有其它电容电阻这些器件，电压是相等的）。用示波器观察，按下复位键时，电平会拉低，当松开时，电平又升高。
大家可能注意到30号管脚和其他管脚不一样，在最右边有一个圆圈。这个表示该管脚只对低电平有效。

晶振

用郑BOSS的话讲，作为专业人士，看到XTAL就要本能的反应是“晶振”，这里是使用的一个16MHz的晶振，晶振在电路中起着非常重要的作用（具体作用还请读者自行百度），相当于人的心脏。
如果用示波器看晶振的波形，你可以看到一个很漂亮的正弦波（这里省略照片，因为在笔者准备拍照的时候电路板被小伙伴给弄冒烟了），感兴趣的同志可以自己试一下。