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Arduino Leonardo控制板的數位14~17腳、類比A6~A11腳以及SPI腳位介紹

cubie

Arduino Leonardo（李奧納多）採用的Atmega32u4微控器，總共有44個接腳，相較之下，前一代的Arduino UNO和Duemilanove採用的ATmega328微控器則有28隻腳。

也因此，Arduino Leonardo控制器的某些介面腳位定義和UNO/Duemilanove控制器不同。

以SPI（Serial Peripheral Interface，序列周邊介面，普遍用於連結SD記憶卡和乙太網路卡）為例，在採用ATmega328微控器的Arduino板子上，它們位在數位10~13腳，同時也和控制板右側的ICSP（In-Circuit Serial Programming，譯作「實體電路串列燒錄」或「線上燒錄」）端子相連：

Arduino UNO的SPI和ICSP接腳

Arduino Leonardo控制器的SPI介面，並不在數位10~13接腳，只位於ICSP端子，而且其中的3個接腳相當於數位14~16腳。微控器預設的周邊選擇線（Slave Select，簡稱SS），則位在板子左側，RX（序列接收）燈號的左上角的一個焊接點，並且與RX的LED相連，它同時也是數位17腳：

Arduino Leonardo的SPI和ICSP接腳

圖片上方標示的A6~A11，是Arduino Leonardo控制器新增的類比輸入接腳，和數位腳共用。

Arduino Leonardo控制器的小小改造：連接數位17腳

不知道為何SS（數位17）腳被冷落在一旁，底下是這個接點的正、反面近照：

Arduino Leonardo控制器的數位17（SS）腳

其實我們能把任何數位腳透過程式指定成SS，然而，將一個接腳棄置不顧，似乎有點可惜。我看了原廠的Arduino Leonardo電路圖（PDF格式），位於下側的排插最左邊，是空接的插孔。因此我在SS腳和這個插孔之間，焊接一條導線，將它們連結起來：

改造後的Arduino Leonardo控制器

這樣就能方便運用這個數位17腳了。

此外，在採用ATmega328微控器的Arduino板子上，我們鮮少使用數位0和數位1腳，因為它們和板子上的USB序列通訊埠相連，預設用於上傳程式檔，也是和電腦的序列通訊程式溝通的管道。

Arduino Leonardo控制器的數位0和數位1腳，則是獨立的序列埠。和電腦溝通的USB序列埠，程式物件的名稱是Serial，這個新的序列埠的程式物件名稱則是Serial1，除此之外，兩者的宣告方式以及程式庫指令都一樣。

例如，初始化USB序列埠，並傳遞”Hello World!”字串的寫法如下：

Serial.begin(9600);
Serial.println("Hello World!");

採用新的序列埠的寫法則是：

Serial1.begin(9600);
Serial1.println("Hello World!");

當然，我們可以用SoftwareSerial（軟體序列埠）程式庫，把任何接腳模擬成序列埠，所以多了一個序列埠也不是什麼了不起的功能，只是現在可以沒有顧忌地使用數位0和數位1腳。

Arduino Leonardo板的功能比較多，但如果你手上已經有Arduino板，也不需要用到這麼多的接腳，或者不需要模擬USB鍵盤∕滑鼠等功能，那麼，採用ATmega328微控器的Arduino板就很夠用了。

延伸閱讀

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44 thoughts on “Arduino Leonardo控制板的數位14~17腳、類比A6~A11腳以及SPI腳位介紹”

  1. 您好:

    小弟最近在嘗試Leonardo的SPI通訊，我照著您的建議，試圖將SS焊接到空的插孔，但是發現Leonardo表面好像有防焊?焊錫無法黏著SS的孔，請問您有遇到這樣的問題嗎?

    不知道為何Leonardo提供SPI，卻把SS忽略在一旁??

    回覆

    1. hi 小李:

      目前的3C產品大多使用無鉛焊錫，熔點比較高，我是用60W烙鐵焊接上去的。

      have fun!
      jeffrey

  2. 您好:
    謝謝您的回答!
    我是使用有鉛的焊錫，65W的焊槍(可調溫度範圍200~480度C)，並使用焊油。

    我朋友看過Leonardo板子，他說表面上的確是有防焊處理，就是藍色的這層漆，應該是為了防止時間久了，電路板線路氧化，或是防止某些接點短路，才會做這種處理。所以，他建議必須把焊點周圍表面的防焊處理刮掉，才比較能讓焊錫黏上去。因此我目前暫不採用您的作法，而直接改用Digital Output Pin來當作SS。目前也已經成功了!

    但我只是好奇，不知道您是否有刮掉Leonardo表面的防焊漆? 還是很順利，直接焊接就可以了?

    回覆

    1. 小李：

      抱歉誤會你的意思，我並沒有刮除防焊漆，因為防焊漆不會流入貫穿孔，所以我是先用一根導線插入SS接孔（底下紅色箭號所指之處），然後替導線上焊錫固定。

      插入PCB貫穿孔的導線

      have fun!
      jeffrey
      ps. 你的焊接設備很專業～

    1. SPI接口的SS，本来就可以用任何digital pin，只要在代码中指定SS接脚的编号即可。

      thanks,
      jeffrey

    1. hi cuue:

      Arduino Leonardo可以使用內建的滑鼠與鍵盤程式庫（這個程式庫底下的Example單元，有數個現成的範例）。我最近比較忙，月底前我再更新一篇相關的文章。

      thanks,
      jeffrey

  5. 你好，請問Leonardo如何用ICSP接SD卡模塊，CS接腳應該如何接？SD庫是否需要修改？望解答！

    回覆

    1. hi steven:

      SD程式庫的預設CS腳是”4″。

      以其中的Cardinfo（記憶卡資訊）範例而言，程式開頭有一個宣告CS腳位的變數：

      const int chipSelect = 4;

      若有需要，可它改成其他接腳。

      thanks,
      jeffrey

  6. 老師您好：

    請問…關於SD問題…，如果說 我呼叫一個 自己寫的function 後，但結果顯示就怪怪的…，會一直讀取第一個txt檔…，連值都沒有讀到，是因為一直再呼叫function沒有跳出嗎?!

    回覆

    1. hi kai:

      底下是改寫自Arduino內建的SD記憶卡Datalogger範例程式，寫入SD記憶卡的程式移至write2SD()函式，每個5秒呼叫一次，測試無誤：

      #include <SPI.h>
#include <SD.h>

const int chipSelect = 4;

unsigned long previousMillis = 0;
const long interval = 5000;  // 5000ms間隔時間

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial) {
    ; 
  }

  Serial.print("Initializing SD card...");

  if (!SD.begin(chipSelect)) {
    Serial.println("Card failed, or not present");
    return;
  }
  Serial.println("card initialized.");
}

void loop()
{
  unsigned long currentMillis = millis();
 
  // 每隔5000ms寫入SD資料 
  if(currentMillis - previousMillis >= interval) {
    previousMillis = currentMillis; 
    write2SD();
  }
}

void write2SD() {
  String dataString = "";

  for (int analogPin = 0; analogPin < 3; analogPin++) {
    int sensor = analogRead(analogPin);
    dataString += String(sensor);
    if (analogPin < 2) {
      dataString += ",";
    }
  }

  File dataFile = SD.open("datalog.txt", FILE_WRITE);

  if (dataFile) {
    dataFile.println(dataString);
    dataFile.close();
    Serial.println(dataString);
  }
  else {
    Serial.println("error opening datalog.txt");
  } 
}

      thanks,
      jeffrey

  7. 老師你好 請問arduino yun的SS腳該怎麼去焊?是不是被SD卡插槽給擋住了?
    如果使用Digital Output Pin 去定義SS
    #define SSPIN 7 <<是這樣定義嗎?

    回覆

    1. hi joskyo:

      晶片選擇腳可以用任何閒置的數位或類比腳替代，程式庫通常採用SS命名，因此你的程式可以使用CS或其他名稱來命名…常數名稱其不是很重要，只要你的程式本體有正確引用相同的名稱即可，

      thanks,
      jeffrey

    2. 謝謝老師的指導 RFID可以正常運作了，今天碰到了新的2個問題
      1.我想將SD卡的內容讀出 顯示在串列埠視窗
      會出現Connection closed by foreign host

      2.另外想請問在W5100上SD卡可以直接使用FILE_WRITE把資料直接接續著寫入，可是在yun上卻不行會直接重頭寫入，要使用FILE_APPEND才會接續，請問有甚麼差別嗎 我看官網寫的解釋如下都相同
      FILE_WRITE: open the file for reading and writing, starting at the end of the file.
      怎麼用起來不太一樣 是我哪邊有漏掉嗎?

      以下是程式碼，用SD卡的範例下去改的
      #include
      #include

      void setup() {
      Bridge.begin();
      Console.begin();
      FileSystem.begin();
      while(!Console);

      }

      void loop() {
      File dataFile = FileSystem.open(“/mnt/sda1/test.txt”, FILE_APPEND);
      if(dataFile){
      Console.println(“opening test.txt”);
      while(dataFile.available()) {
      Console.println(dataFile.read());
      }
      dataFile.close();
      }
      else{
      Console.println(“error opening test.txt”);
      }

      delay(1000);
      }

    3. 剛剛查閱Arduino Yun的FileIO類別說明，根據這篇Open()方法的說明，它的參數只有FILE_READ和FILE_WRITE兩個參數，我不清楚為何要用FILE_APPEND。

      很抱歉我手邊沒有Yun，無法幫你測試。

      thanks,
      jeffrey

    4. 原本範例檔程式 就是直接使用FILE_APPEND 因為不太曉得它的作用
      剛開始改成FILE_WRITE 才發現資料寫進去都會重頭開始部會接續 , 之後才改回範例檔的這個APPEND來使用。

  8. 老師您好
    您的書(Arduino 互動設計入門 2)是我踏入Arduino的大門

    請問Leonardo與TEENSY差在哪裡?
    我兩款都有買
    查看電路圖
    都差不多
    是個別都有安裝不同BOOTLOADER嗎?
    是否可將Leonardo改成TEENSY

    因為TEENSY可以直接模擬成MIDI裝置
    不像Arduino 需要透過UART轉MIDI的軟體轉換

    回覆

  9. 老師您好，
    最近我需要使用Arduino leonardo製作SD卡的讀卡機，目前功能都可以正常初始化並寫入檔案，可是其中一項功能是 需要能夠在windows的boot manager中選擇使用SD卡開機，開機時插上接有SD卡的Arduino leonardo進入boot manager時卻沒辦法選擇以SD卡開機，市售的讀卡機卻能讀取到SD卡並選擇SD卡開機，想請問要怎麼把SD卡開機的功能加進去Arduino leonardo?

    回覆

  10. 老師,關於兼容性我有個問題,如果使用teensy 2.0的hex檔案直接用arduino ide燒進去那麼這樣子能不能使用呢?
    我想法是,如果mcu是一樣的,那麼兩者的區別就是電腦端ide的程式庫不一樣了.
    只是bootloader不同的話,應該不會影響已經生成好的hex使用了吧?
    不知道我這樣的想法正不正確呢?
    謝謝

    回覆

    1. 嗯，倘使微控器型號和週邊IC配置相同、運作時脈頻率一樣，燒錄另一個bootloader，就變成相容開發板了。

      thanks,
      jeffrey

  11. 不,我的意思是bootloader都不重新燒錄,直接寫入hex檔案.
    例如一個teensy 2.0使用的hex(只是舉例,這樣子就是使用teensy的程式庫生成的hex檔案)
    直接用arduino ide燒錄進去arduino,也就是bootloader還是arduino的沒動過.
    理論上是可以正常使用的?
    因為這個bootloader按道理只是用來下載並不會影響到程序的運行.
    而且teensy自身的程序庫支援的特性也不會受到影響(也就是midi之類)
    周邊IC配置這兩款我感覺好像差不多誒………..

    回覆

  12. 還有一個問題,arduino真的改成teensy開發板嗎?
    teensy 2.0的bootloader好像並不是開源可以仿製的?………
    謝謝

    回覆

    1. 我沒有用過teensy板子，如果它不是open source，也沒有釋出bootloader，那恐怕就不能輕易仿製了。

      保留Arduino的bootloader，燒錄teensy的hex檔，我認為不可行，因為程式的起始執行位址可能不同。與其廢心思臆測，你為何不直接燒入看看呢？

      如果你的目的只是為了運用它的程式庫，製作USB裝置，例如，USB MIDI介面…
      其實早就有人嘗試把Teensy的程式庫轉移到Arduino Leonardo控制板了，
      像這個Adafruit公司修改的TeeOnArdu版本。

      thanks,
      jeffrey

  13. 又想起來一個問題,如果使用isp燒進去hex檔案應該也是正常使用吧?
    雖然這樣會覆蓋掉bootloader…….而且這樣啟動也可以更快?
    據說脫離bootloader直接以isp方式燒錄也是正常使用的,但沒有嘗試過…….

    回覆

    1. Arduino的特色之一，就是它的bootloader，你不要用它，改用其他開發工具，用標準的C/C++或組合語言開發、燒入程式，當然可以，只是那個板子就不是Arduino了。

      thanks,
      jeffrey

  14. 因為您說到bootloader和程式庫,又有了一個想法.
    如果是使用teensy的程式庫生成的hex直接使用spi方式燒錄進去不知道能不能正常使用?
    fuse應該讀出來使用原本arduino默認設置就好了吧.
    不知道這樣子行不行?
    謝謝

    回覆

  15. 楼主您好，我用您的程序下载到leonardo，串口监视器看到的是下面的信息
    error opening datalog.txt
    而我用自带的cardinfo可以读到卡片信息，却都不到文件里面还有一个txt文件

    回覆

    1. 始终不能读写文件，在nano板子上试着好好的，偏偏到了leonardo就不行了，现在不知道是哪的问题，感觉是否是需要修改库文件？还是其他解决办法谢谢。

  16. 您好，不好意思，是我没讲清楚，我用leonardo与SD卡进行spi通信的时候，用arduino ide里自带的示例程序cardinfo用串口监视器可以看见卡片类型和容量，最后一行的文件信息却读不到（实际上卡里面是有一个txt文件的），如果接线接错了的话我感觉sd卡信息是读不到的。
    换成以下程序，
    串口监视器显示：error opening datalog.txt（而换成nano却可以显示数值并写入一个文本文件）

    #include
    #include

    const int chipSelect = 4;

    unsigned long previousMillis = 0;
    const long interval = 5000; // 5000ms間隔時間

    void setup()
    {
    Serial.begin(9600);
    while (!Serial) {
    ;
    }

    Serial.print(“Initializing SD card…”);

    if (!SD.begin(chipSelect)) {
    Serial.println(“Card failed, or not present”);
    return;
    }
    Serial.println(“card initialized.”);
    }

    void loop()
    {
    unsigned long currentMillis = millis();

    // 每隔5000ms寫入SD資料
    if(currentMillis – previousMillis >= interval) {
    previousMillis = currentMillis;
    write2SD();
    }
    }

    void write2SD() {
    String dataString = “”;

    for (int analogPin = 0; analogPin < 3; analogPin++) {
    int sensor = analogRead(analogPin);
    dataString += String(sensor);
    if (analogPin < 2) {
    dataString += ",";
    }
    }

    File dataFile = SD.open("datalog.txt", FILE_WRITE);

    if (dataFile) {
    dataFile.println(dataString);
    dataFile.close();
    Serial.println(dataString);
    }
    else {
    Serial.println("error opening datalog.txt");
    }
    }

    回覆

  17. 我试着打乱接线次序，连信息都读不到。

    感觉应该不是接线的问题（是不是需要改库文件才能让leonardo进行spi通信？）
    示例程序串口返回如下信息

    Initializing SD card…Wiring is correct and a card is present.

    Card type: SD1

    Volume type is FAT32

    Volume size (bytes): 1973420032
    Volume size (Kbytes): 1927168
    Volume size (Mbytes): 1882

    Files found on the card (name, date and size in bytes):

    初始化SD卡…布线正确，有卡存在。

    卡类型：SD1

    卷类型是FAT32

    音量大小（字节）：1973420032
    卷的大小（字节）：1927168
    卷的大小（MB）：1882

    卡片上发现的文件（姓名、日期和大小以字节为单位）：

    回覆

  18. 已经找到问题了，sd卡模块的问题，电阻分压式的设计会让信号失真严重，换了个带电平转换的模块就好了。

    回覆

    1. 如果你的目的是讀取一般類比感測器的電壓變化，直接連接類比輸入腳即可；若是要監測系統的電源狀態，可以使用”NA219″這個IC模組，它採用I2C介面，有現成的程式庫可用，但我沒用過，請自行搜尋相關資料。

      thanks,
      jeffrey

  20. 关于D17脚，因为它是直接连在RxLED上的，如果我的项目需要用到USB传输但不关心灯的状态，是否能够像使用其他IO一样使用D17脚做输出呢？

    回覆

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