Arduino mega 2560: процессор, распиновка, проекты

Arduino Mega 2560: самый мощный микроконтроллер

23 ноября в 22:57

Разрабатывая проекты на ардуино, вы рано или поздно столкнетесь с двумя проблемами:

  • необходимость минимизации места;
  • нехватка функциональных портов ввода-вывода.

Первая проблема решается элементарно – с помощью миниатюрных плат: nano, mini, pro mini, micro, digispark attiny 85. Если плата nano и другие мини-платы повторяют функционал обычной Arduino UNO, имея на борту atmega328/168, то платы с Attiny85 и ей подобные подходят для простейших проектов с минимальным функционалом.

Второй же вопрос решается двумя методами:

  1. Расширение числа выводов с помощью сдвиговых регистров, типа 74HC595. К сожалению, этот метод не позволяет использовать ШИМ для расширенных выводов, да и работает этот способ только для выходных сигналов.
  2. Объединение нескольких плат в одну систему и их связь с помощью различных интерфейсов обмена данными; однако этот метод довольно сложен, и не всегда оправдан.

Можно решить этот вопрос иначе – здесь на помощь придет большая плата Arduino mega 2560 или её аналог с поддержкой USB хоста – ADK Arduino, но обо всём по порядку.

Начнем с внешнего вида. На изображении выше очевидно, что плата Arduino mega 2560 r3 (актуальная версия на момент написания статьи) в два раза длиннее, чем UNO.

Она имеет 54 порта ввода вывода, 15 из которых могут работать, как источник ШИМ сигнала, для плавного регулирования мощности, тока, скорости, яркости, в общем, всего, что можно регулировать с помощью широтно-импульсной модуляции, плюс к этому 16 аналоговых портов могут обрабатывать сигналы с датчиков, использоваться, как цифровой выход.

Для связи между разными устройствами предусмотрено целых 4 UART интерфейса, в их роли выступают выводы 0, 1, 14-19.

Один из портов направлен на USB через микроконтроллер ATmega8U2 – он здесь применен вместо привычного по младшим платам USB-TTL контроллера, а его прошивка доступна для свободного скачивания.

Для связи с различными дисплеями и другими исполнительными устройствами предусмотрена SPI и I2C технологии.

Технические характеристики

  • Микроконтроллер: ATmega2560
  • Тактовая частота: 16 мГц
  • Напряжение: 5 В
  • Предельные напряжения: 5-20 В
  • Рекомендуемое напряжение питания: 7-12 В
  • Макс. сила тока с одного вывода: 40 мА
  • Цифровые пины: 54
  • Цифровые пины с поддержкой ШИМ: 15
  • Аналоговые входы: 16
  • Flash-память: 256 КБ (8 из них используются загрузчиком)
  • SRAM: 8 КБ
  • EEPROM: 4 КБ

Распиновка платы

Ниже распиновка и назначение выводов – важнейшая информация для разработчика.

Размеры платы Arduino MEGA 2560 – 10.16 см на 5.3 см, против UNO – 6.9 см на 5.3. С одной стороны плата получилась великоватой, с другой – возросшие габариты позволяют удобно работать с мощным микроконтроллером.

Дополнительные изображения и принципиальную схему Меги смотрите на нашем сайте по ссылке. Наиболее распространенная сейчас – плата Arduino mega 2560 rev3. В сравнении с первыми ревизиями был проведен ряд доработок, связанных с перезагрузкой платы при прошивке, для достоверности загрузки данных, и другие мелкие апгрейды.

Atmega2560 чип платы Arduino MEGA 2560

Atmega2560 – это очень мощный чип. В распоряжении разработчика целых 256 кб Flash (в ардуино 8 кб занимает загрузчик), 8 кб SRAM и 1 кб EEPROM. Работает ардуино с таким сердцем на частоте 16 мГц, впрочем, как и младшие платы – UNO и многие другие.

Питание платы может осуществляться как от круглого разъёма питания 2.1 мм с плюсом по центру, так и от USB порта, источник выбирается автоматически. Стоит отметить, что при напряжении питания 7-20 вольт, плата работает отлично, а при меньшем, например, 5 вольт, могут возникнуть ситуации с нестабильной работой. Примите это к сведению.

Распиновка процессора

Ниже диаграмма распиновка чипа, для увеличения – нажмите на изображение:

В качестве источника годятся, как сетевые AC/DC преобразователи, такие как для светодиодной ленты (12 В), например, отлично подойдут, так и батареи аккумуляторов или одна ячейка Li-ion аккумулятора с повышающим преобразователем до нужных значений напряжения.

Проекты на основе плате

Использование Arduino MEGA 2560 дало возможность сделать по-настоящему большую и сложную микроконтроллерную систему. Например, есть очень интересный проект, который получил поддержку в РФ и активно развивается – это Arduino Mega Server. Микроконтроллер настолько мощный, что может стать целым сервером для интернета сайтов или облака.

Единственное ограничение на таком сервере – это объём памяти, ведь в качестве накопителя можно использовать micro SD-карты памяти, а Ethernet поддерживает максимальный объём памяти 32 гб.

Arduino Mega Server – это серьезный проект с широким функционалом, в котором поддерживаются все нужные для веб-мастера технологии:

  • HTML;
  • CSS;
  • Javascript и другие.

На страницах, которые вы создадите, а их количество ограничено только их размером и объёмом вашей карты памяти, можно отслеживать в реальном времени состояние контроллера и управлять его входами и выходами с помощью кнопок на веб интерфейсе сайта. Поддержка многих библиотек Javascript позволит сделать интерфейс красивым и современным.

С помощью Arduino Mega Server вы можете сделать мощные разветвленные системы автоматизированного управления с удаленным управлением и мониторингом всех параметров или домашнее облачное хранилище. На рисунке ниже вы видите скриншот страницы управления умным домом с официального сайта проекта.

Вот небольшой перечень проектов, реализуемых с Arduino Mega Server:

  1. Умный дом – стал уже классической областью применения ардуино.
  2. Автоматизированная котельная.
  3. Тепличное хозяйство с автоматической поддержкой влажности и солевого состава почвы.
  4. Метеостанция.
  5. И многое другое.

Вы получаете операционную систему для работы с ардуино с компьютера или смартфона по web интерфейсу.

Однако стоит осознавать возможности и мощность микроконтроллера Arduino mega 2560, хоть и сама плата мощнее свих предшественников, но по современным меркам морально устарела. Это все те же 8 бит и 8 кб ОЗУ.

Скорость, с которой вы скачиваете данные с сервера, будет небольшой, но для веб-страниц вполне хватит.

Комплект для сборки сервера на ардуино

Для сборки проекта Arduino Mega Server нужно иметь минимум три составляющих:

  1. Плату Arduino Mega
  2. Ethernet shied для Ардуино.
  3. Micro SD-карта памяти.

Остальные компоненты набираются в соответствии с возложенными на сервер функциями. Чтобы ознакомиться со всеми нюансами и технической документацией, вы можете скачать все необходимые материалы и библиотеки с официального сайта проекта hi-lab.ru.

На момент написания статьи проект Arduino Mega Server поддерживается на трёх платформах, две из которых превосходят по характеристикам mega 2560:

  • Arduino mega 2560;
  • Arduino Due (32 битный МК, 84 мГц, 512 кб памяти и 96 кб озу разделенных на два банка – 64 кб и 32 кб);
  • Genuino 101 (Intel Quark – в качестве процессора, разрядность 32 бита, 32 мГц, 24 кб ОЗУ).

Другие интересные проекты на Arduino Mega 2560

Системы управления умным домом набирают популярность. Реализаций умного дома масса, некоторые из них работают под управлением через веб интерфейс, как описано в предыдущем разделе. На фото ниже представлен пример макета такой системы.

Здесь, для связи со смартфоном, применен специальный шилд, его название «1shield». С помощью официального приложения вы можете подключиться к вашем шилду через WiFi или Bluetooth. Для того чтобы заставить его работать с Arduino, нужно скачать 1shield library – специальная библиотека.

Электронный бармен на ардуино

Если вы жить не можете без любимых коктейлей, но не хотите учиться их готовить, вам поможет робот-бармен на ардуино.

За основу проекта взяли Ардуино Мега, для реализации механизма движения стакана и разлива напитков использованы шаговый двигатель (для продольного перемещения емкости) и сервопривод, для открытия вентилей робота. Ниже приведена примерная схема устройства.

Выводы о плате Ардуино Мега

В сети есть много, как сторонников, так и противников 8 битной архитектуры плат ардуино – их пытаются вытеснить отладочные платы семейства STM, а порой сравнивают с одноплатными микрокомпьютерами. Однако век ардуино еще будет долго продолжаться, поскольку это простая платформа для веселого освоения электроники и микроконтроллеров.

К тому же рассмотренный сегодня Arduino mega 2560 server – это глоток свежего воздуха для всей платформы. Согласитесь, что приятно иметь возможность поставить личный сервер для своих сайтов с поддержкой необходимых технологий и низким энергопотреблением. Не стоит сравнивать эту идею с серверами на старом компьютерном железе и так далее, преимущества очевидны:

  1. Отсутствие шума во время работы, так как нет кулеров системы охлаждения.
  2. Малый объём занимаемого пространства.
  3. Низкая цена.
  4. Малое энергопотребление.

Изучайте микроконтроллеры и внедряйте в повседневную жизнь высокие технологии.

Источник: https://ArduinoPlus.ru/arduino-mega2560/

Arduino.ru

Arduino Mega построена на микроконтроллере ATmega2560 (техническое описание).

Плата имеет 54 цифровых входа/выходов (14 из которых могут использоваться как выходы ШИМ), 16 аналоговых входов,4 последовательных порта UART, кварцевый генератор 16 МГц, USB коннектор, разъем питания, разъем ICSP и кнопка перезагрузки.

Для работы необходимо подключить платформу к компьютеру посредством кабеля USB или подать питание при помощи адаптера AC/DC, или аккумуляторной батареей. Arduino Mega 2560 совместима со всеми платами расширения, разработанными для платформ Uno или Duemilanove.

Схема и исходные данные

Файлы EAGLE: arduino-mega2560-reference-design.zip

Принципиальная схема: arduino-mega2560-schematic.pdf

Краткие характеристики

Микроконтроллер ATmega2560
Рабочее напряжение
Входное напряжение (рекомендуемое) 7-12В
Входное напряжение (предельное) 6-20В
Цифровые Входы/Выходы 54  (14 из которых могут работат также как выходы ШИМ)
Аналоговые входы 16
Постоянный ток через вход/выход    40 mA
Постоянный ток для вывода 3.3 В 50 mA
Флеш-память 256 KB  (из которых 8 КB используются для загрузчика)
ОЗУ 8 KB
Энергонезависимая память 4 KB
Тактовая частота 16 MHz

Питание

Arduino Mega может получать питание как через подключение по USB, так и от внешнего источника питания. Источник питания выбирается автоматически.

Внешнее питание (не USB) может подаваться через преобразователь напряжения AC/DC (блок питания) или аккумуляторной батареей. Преобразователь напряжения подключается посредством разъема 2.1 мм с  положительным полюсом на центральном контакте. Провода от батареи подключаются к выводам Gnd и Vin разъема питания (POWER). 

Платформа может работать при внешнем питании от 6 В до 20 В. При напряжении питания ниже 7 В, вывод 5V может выдавать менее 5 В, при этом платформа может работать нестабильно. При использовании напряжения выше 12 В регулятор напряжения может перегреться и повредить плату. Рекомендуемый диапазон от 7 В до 12 В.

Читайте также:  Кран, который реагирует на движение своими руками

Плата Mega2560, в отличие от предыдущих версий плат, не использует FTDI USB микроконтроллер. Для обмена данными по USB используется микроконтроллер Atmega8U2, запрограммированный как конвертер USB-to-serial.

Выводы питания:

  • VIN. Вход используется для подачи питания от внешнего источника (в отсутствие 5 В от разъема USB или другого регулируемого источника питания). Подача напряжения питания происходит через данный вывод. Если питание подается на разьем 2.1mm, то на этот вход можно запитаться.
  • 5V. Регулируемый источник напряжения, используемый для питания микроконтроллера и компонентов на плате. Питание может подаваться от вывода VIN через регулятор напряжения, или от разъема USB, или другого регулируемого источника напряжения 5 В. 
  • 3V3. Напряжение на выводе 3.3 В генерируемое микросхемой FTDI на платформе. Максимальное потребление тока 50 мА.
  • GND. Выводы заземления.

Память

Микроконтроллер ATmega2560 имеет: 256 кБ флеш-памяти для хранения кода программы (4 кБ используется для хранения загрузчика), 8 кБ ОЗУ и 4 Кб EEPROM (которая читается и записывается с помощью библиотеки EEPROM).

Входы и Выходы

Каждый из 54 цифровых выводов Mega, используя функции pinMode(), digitalWrite(), и digitalRead(), может настраиваться как вход или выход. Выводы работают при напряжении 5 В. Каждый вывод имеет нагрузочный резистор (стандартно отключен) 20-50 кОм и может пропускать до 40 мА. Некоторые выводы имеют особые функции:

  • Последовательная шина: 0 (RX) и 1 (TX); Последовательная шина 1: 19 (RX) и 18 (TX); Последовательная шина 2: 17 (RX) и 16 (TX); Последовательная шина 3: 15 (RX) и 14 (TX). Выводы используются для получения (RX) и передачи (TX) данных TTL. Выводы 0 и 1 подключены к соответствующим выводам микросхемы последовательной шины ATmega8U2.
  • Внешнее прерывание: 2 (прерывание 0), 3 (прерывание 1), 18 (прерывание 5), 19 (прерывание 4), 20 (прерывание 3), и 21 (прерывание 2). Данные выводы могут быть сконфигурированы на вызов прерывания либо на младшем значении, либо на переднем или заднем фронте, или при изменении значения. Подробная информация находится в описании функции attachInterrupt().
  • PWM: 2 до 13 и 44-46. Любой из выводов обеспечивает ШИМ с разрешением 8 бит при помощи функции analogWrite().
  • SPI: 50 (MISO), 51 (MOSI), 52 (SCK), 53 (SS). Посредством данных выводов осуществляется связь SPI, например, используя библиотеку SPI. Также выводы SPI могут быть выведены на блоке ICSP, который совместим с платформами Uno, Duemilanove и Diecimila.
  • LED: 13. Встроенный светодиод, подключенный к цифровому выводу 13. Если значение на выводе имеет высокий потенциал, то светодиод горит.  
  • I2C: 20 (SDA) и 21 (SCL). Посредством выводов осуществляется связь I2C (TWI). Для создания используется библиотека Wire (информация на сайте Wiring). Расположение выводов на платформе Mega не соответствует расположению Duemilanove или Diecimila.

На платформе Mega2560 имеется 16 аналоговых входов, каждый разрешением 10 бит (т.е. может принимать 1024 различных значения). Стандартно выводы имеют диапазон измерения до 5 В относительно земли, тем не менее имеется возможность изменить верхний предел посредством вывода AREF и функции analogReference().

Дополнительная пара выводов платформы:

  • AREF. Опорное напряжение для аналоговых входов. Используется с функцией analogReference().
  • Reset. Низкий уровень сигнала на выводе перезагружает микроконтроллер. Обычно применяется для подключения кнопки перезагрузки на плате расширения, закрывающей доступ к кнопке на самой плате Arduino.

Связь

На платформе Arduino Mega2560 установлено несколько устройств для осуществления связи с компьютером, другими устройствами Arduino или микроконтроллерами. ATmega2560 поддерживает 4 порта последовательной передачи данных UART для TTL.

Установленная на плате микросхема ATmega8U2 направляет один из интерфейсов через USB, предоставляя виртуальный COM порт программам на компьютере (машинам под упровлением Windows для корректной работы с виртуальным COM портом необоходим .

inf файл, системы на базе OSX и Линукс, автоматически распознаю COM порт).  Утилита мониторинга последовательной шины (Serial Monitor) среды разработки Arduino позволяет посылать и получать текстовые данные при подключении к платформе.

Светодиоды RX и TX на платформе будут мигать при передаче данных через микросхему ATmega8U2 и USB подключение (но не при использовании последовательной передачи через выводы 0 и 1). 

Библиотекой SoftwareSerial возможно создать последовательную передачу данных через любой из цифровых выводов Mega2560.

ATmega2560 поддерживает интерфейсы I2C (TWI) и SPI. В Arduino включена библиотека Wire для удобства использования шины I2C. Более подробная информация находится на сайте Wiring. Для связи по SPI, используется библиотека SPI.

Программирование

Платформа программируется посредством среды разработки Arduino. Подробная информация находится в справочнике и инструкциях.

Микроконтроллер ATmega2560 поставляется с записанным загрузчиком, облегчающим запись новых программ без использования внешних программаторов. Связь осуществляется оригинальным протоколом STK500.

Имеется возможность не использовать загрузчик и запрограммировать микроконтроллер через выводы блока ICSP (внутрисхемное программирование). Подробная информация находится в данной инструкции.

Код прошивки для контроллера ATmega8U2 доступен для свободного скачивания.

Контроллер ATmega8U2 имеет собственный DFU загрузчик, который может быть активирован замыканием джампера на обратной стороне платы (рядом с картой Италии) и перезагрузкой контроллера.

Для записи новой прошивки возможно использовать Atmel's FLIP (под Windows) или DFU программатор (на Mac OS X или Linux). Также можно переписать прошивху внешним программатором, используя ISP вход.

Автоматическая (программная) перезагрузка

Mega разработана таким образом, чтобы перед записью нового кода перезагрузка осуществлялась самой программой, а не нажатием кнопки на платформе. Одна из линий ATmega8U2, управляющих потоком данных (DTR), подключена к выводу перезагрузки микроконтроллера ATmega2560 через конденсатор 100 нФ.

 Активация данной линии, т.е. подача сигнала низкого уровня, перезагружает микроконтроллер. Программа Arduino, используя данную функцию, загружает код одним нажатием кнопки Upload в самой среде программирования.

Подача сигнала низкого уровня по линии DTR скоординирована с началом записи кода, что сокращает таймаут загрузчика.

Функция имеет еще одно применение. Перезагрузка Mega2560 происходит каждый раз при подключении к программе Arduino на компьютере с ОС Mac X или Linux (через USB).  Следующие полсекунды после перезагрузки работает загрузчик.

Во время программирования происходит задержка нескольких первых байтов кода во избежание получения платформой некорректных данных (всех, кроме кода новой программы).

Если производится разовая отладка скетча, записанного в платформу, или ввод каких-либо других данных при первом запуске, необходимо убедиться, что программа на компьютере ожидает в течение секунды перед передачей данных.

На Mega2560 имеется возможность отключить линию автоматической перезагрузки разрывом соответствующей линии.  Контакты микросхем с обоих концов линии затем могут быть соединены с целью восстановления. Линия маркирована «RESET-EN». Отключить автоматическую перезагрузку также возможно подключив резистор 110 Ом между источником 5 В и данной линией.

Токовая защита разъема USB

В Arduino Mega2560 встроена перезагружаемая плавкая вставка, защищающая порт USB компьютера от токов короткого замыкания и сверхтоков. Хотя практически все компьютеры имеют подобную защиту, тем не менее, данный предохранитель обеспечивает дополнительный барьер. Предохранитель автоматически прерывает обмен данных при прохождении тока более 500 мА через USB порт.

Физические характеристики и совместимость с платами расширения

Длинна и ширина печатной платы Mega2560 составляют 10,2 и 5.3 см соответственно. Разъем USB и силовой разъем выходят за границы данных размеров. Три отверстия в плате позволяют закрепить ее на поверхности. Расстояние между цифровыми выводами 7 и 8 равняется 0,4 см, хотя между другими выводами оно составляет 0,25 см.

Arduino Mega2560 совместима со всеми платами расширения, разработанными для платформ Uno, Duemilanove или Diecimila.

Расположение выводов 0 – 13 (и примыкающих AREF и GND), аналоговых входов 0 – 5, силового разъема, блока ICSP, порта последовательной передачи UART (выводы 0 и 1) и внешнего прерывания 0 и 1 (выводы 2 и 3) на Mega соответствует расположению на вышеприведенных платформах.

 Связь SPI может осуществляться через блок ICSP, как на платформах Duemilanove / Diecimila, так и на Mega2560. Однако расположение выводов (20 и 21) связи I2C на платформе Mega не соответствуют расположению тех же выводов (аналоговые входы 4 и 5) на Duemilanove / Diecimila.

Фото SpikenzieLabs

Источник: http://arduino.ru/hardware/arduinoboardmega2560

Устройство и распиновка Arduino Mega

  • Автор статьи Михаил Проявин
  • Категория Ардуино
  • Опубликовано 2017-04-11

Данная статья является первой из цикла мини обзоров различных элементов, которые часто используются в технике. Устройство платы arduino mega 2560 (или ее аналогов) и ее подключение часто приходится знать, если вы занимаетесь робототехникой или собираете 3d принтер собственными руками через шилд ramps 1.4? например. Ниже на рисунке приведена ее распиновка.

Основной частью, мозгом этой платы, является микроконтроллер ATmega2560.

Arduino Mega имеет 54 цифровых входа-выхода, из которых 15 могут быть использованы в качестве ШИМ выходов, 16 аналоговых входов (можгут представить аналоговое напряжение в виде 10-битного числа (1024 различных значения)), кварцевый резонатор с частотой 16 МГц, 4 аппаратных приемопередатчика для реализации последовательных интерфейсов UART, разъем USB и питания конечно же, разъем ICSP для программирования и кнопка перезагурзки. Чтобы включить эту плату, необходимо просто питание от батарейки или подключить к компьютеру через USB. Arduino Mega совместим с множеством плат расширения, так называемых шилдов (shield), созданных для Arduino Duemilanove и Diecimila. Ниже на рисунке можно видеть распиновку контроллера ATmega2560.

Как уже говорилось, запитать Ардуино Мега можно несколькими способами. Главное, чтобы напряжение внешнего источника питания было в пределах от 7 до 12 В. Например, через штекер адаптера, диаметром 2.1 мм с центральным положительным контактом.. В случае питания от аккумулятора, ее провода необходимо подсоединить к Gnd и Vin разъема POWER.

Другой функционал можно найти на официальном сайте компании . Там описан основной функционал пинов, нюансы их использования с применением различных функций при программировании.

Эти знания пригодятся при сборке электронной цепи 3d принтера, так как именно Arduino управляет всеми моторами, нагревом стола и экструдера, а также переводит g-code в команды. В качестве соединительной надстройки используется плата расширения ramps 1.4.

Про ее нюансы и то, как располагать на ней драйверы шаговых моторов, куда подключать провода питания и управления уже в следующей статье! Только стоит помнить, что при использовании китайских аналогов плат Ардуино, придется самостоятельно устанавливать драйвер, так как существующие не обладают цифровой подписью, которую проверяет Windows. Только после этого компьютер увидит в COM-порте ее наличие. Способ установки зависит от существующего ПО, но чаще всего самым простым способом является запустить Windows в режиме выключенной проверки подписи драйверов. Тогда, скорее всего, все пройдет гладко и Вам не придется прибегать к специальным программам. Но если все-таки возникнут проблемы, то на нашем сайте есть статья, отвечающая на вопрос как установить драйвер без цифровой подписи.

Читайте также:  Esp8266 lib h: скачать и установить библиотеку для проектов

Источник: https://robot-on.ru/articles/ustroistvo-i-raspinovka-arduino-mega

Arduino Mega 2560 | РОБОТОША

В основе платы Arduino Mega 2560 лежит микроконтроллер ATmega2560.

На плате имеется 54 цифровых пина ввода/вывода, 15 из которых могут быть использованы как выходы ШИМ, 16 аналоговых входов, 4 аппаратных последовательных порта UART, кварцевый резонатор с частотой 16 МГц, порт USB, разъем питания, разъем ISCP (In Circuit Serial Programming, программирование в устройстве по последовательному протоколу) и кнопка сброса микроконтроллера. Для того, чтобы начать работу с этой платой необходимо просто подключить ее, используя интерфейс USB к компьютеру, или же просто подать питание от источника постоянного тока, в качестве которого может выступить и батарейка. Arduino Mega 2560 совместима с большинством плат расширения (шилдов), разработанных для Arduino UNO, Duemilanove или Diecimila.

Arduino Mega 2560 заменила собой плату Arduino Mega.

Mega 2560 отличается от всех предыдущих плат тем, что не использует аппаратные мосты USB-to-serial компании FTDI. Вместо этого, он имеет микроконтроллер ATmega16U2 (ATmega8U2 в версиях платы 1 и 2), запрограммированный для работы в качестве USB-to-serial преобразователя.
Во второй ревизии Mega2560 имеет резистор, подтягивающий линию 8U2 HWB на землю, что упрощает перевод в режим DFU.

В Arduino Mega 2560 в ревизии 3 произведены следующие изменения:

  • Цоколевка 1.0: добавлены пины SDA и SCL, расположенные рядом с выводам AREF и два других новых пина размещены рядом c выводом RESET. IOREF позволяет шилдам адаптироваться к напряжению, подаваемому с платы. В будущем шилды будут совместимы и с платами, основанными на микроконтроллерах AVR, работающими с напряжением 5 В, и с платой Arduino Due, работающей с напряжением 3.3 В.
  • Усилена цепь RESET.
  • Произведена замена ATmega 8U2 на 16U2.

Схема, datasheet, цоколевка

Скачать техническое руководство на микроконтроллеры ATmega 640/1280/1281/2560/2561:

Скачать файлы Eagle CAD для печатной платы Mega 2560:

Скачать принципиальную схему на Arduino Mega 2560:

Cхема выводов микроконтроллера ATMega2560 и их обозначение на плате Arduino:

Скачать обозначение выводов в виде архива SVG-файла:

Распиновка платы Arduino Mega 2560 (кликните на картинке, чтобы увеличить).

Характеристики Arduino Mega 2560

Микроконтроллер ATmega2560
Рабочее напряжение 5 В
Входное напряжение (рекомендовано) 7-12 В
Входное напряжение (предельное) 6-20 В
Цифровые входы/выходы 54 (из которых 15 могут работать как выходы ШИМ)
Аналоговые входы 16
Макс.ток на входе/выходе 40 мА
Макс.ток для вывода 3.3 В 50 мА
Флеш-память (Flash memory) 256 Кб из которых 8Кб используется загрузчиком
ОЗУ (SRAM) 8 Кб
Энергонезависимая память (EEPROM) 4 Кб
Тактовая частота 16 МГц

Питание

Arduino Mega может получать питание от USB-порта или внешнего источника. Источник питания выбирается автоматически.

Внешнее питание (не по USB) может подаваться от блока питания или батареи. Блок питания подключается к 2.1 мм разъему на плате, который имеет центральный плюсовой вывод. Батарейное питание можно подключать к выводам GND и VIN разъема питания POWER.

Плата может работать от внешнего источника напряжения в диапазоне от 6 до 20 вольт. При напряжении источника питания менее 7 В, на 5 вольтовом выводе может быть меньше 5 В и плата может работать нестабильно. Если напряжение внешнего источника превышает 12 В, регулятор напряжения может перегреться и вывести плату из строя. Рекомендованный диапазон напряжения питания 7-12 вольт.

Выводы питания:

  • VIN. Входное напряжение платы Arduino при использовании внешнего источника (если отсутствует напряжение 5 вольт на USB-соединении или от другого источника питания). Можно подавать питание на этот вывод, или же, если питание подается на 2.1 мм разъем, то можно с этого вывода получить к питающему входному напряжению.
  • 5V. Напряжение на этих выводах регулируется встроенным в плату регулятором напряжения. Плата может быть запитана либо через 2.1 мм разъем питания (7-12 В), через USB-подключение (5 В), или же через вывод VIN (7-12 В) на плате. Подача питания через выводы 5 В или 3.3 В обходит регулятор и может привести к выходу платы из строя. Так делать не рекомендуется.
  • 3V3. Напряжение 3.3 вольта формируется при помощи встроенного в плату регулятора. Максимальный ток потребления не должен превышать 50 мА.
  • GND. Выводы земли.
  • IOREF. Этот вывод обеспечивает опорное напряжение, с которым работает микроконтроллер. Для правильной конфигурации внешних плат, можно считывать напряжение с этого вывода и выбирать соответсвующий источник питания или включать преобразователи напряжений для работы с 5 В или 3.3 В.

Память

ATmega имеет 256 Кб флеш-памяти для хранения программного кода (из которых 8 Кб используется для загрузчика), 8 Кб ОЗУ, и 4 Кб энергонезависимой памяти (EEPROM может считываться и записываться при помощи библиотеки, которая так и называется — EEPROM).

Входы и выходы

Каждый из 54 цифровых пинов на Arduino Mega может работать в режиме входа или выхода, используя функции pinMode, digitalWrite и digitalRead. Выходы работают на 5 В. Каждый пин может отдать или принять максимум 40 мА и имеет внутренни подтягивающий резистор 20-50 кОм (отключен по умолчанию). Плюс к этому, некоторые выводы имеют специальные функции:

  • Serial: 0 (RX) и 1 (TX); Serial 1: 19 (RX)  и 18 (TX); Serial 2: 17 (RX) и 16 (TX); Serial 3: 15 (RX) и 14 (TX). Для отправки данных по последовательному порту с уровнями TTL-логики используется RX, для получения — TX. Пины 0 и 1 также подключены к соответствующим выводам микросхемы преобразователя USB-to-TTL ATmega16U2
  • Внешние прерывания: 2 (прерывание 0), 3 (прерывание 1), 18 (прерывание 5), 19 (прерывание 4), 20 (прерывание 3) и 21 (прерывание 2). Эти выводы могут быть установкой прерывания низким уровнем, по переднему или заднему фронту или перепадом. Более подробно см.описание функции attachInterrupt.
  • PWM: со 2 по 13 и с 44 по 46. Обеспечивают выход 8-битного ШИМ-сигнала, используя функцию analogWrite.
  • SPI: 50 (MISO), 51 (MOSI), 52 (SCK), 53 (SS). Эти пины поддерживают передачу данных по SPI, используя библиотеку SPI. Пины SPI также могут быть выведены на блок ISCP, который на физическом уровне совместим с Uno, Duemilanove и Diecimilia.
  • LED: 13. Это встроенный в плату светодиод, который подключен к 13 выводу. При значении HIGH на выводе, светодиод включается, при низком — выключается.
  • TWI (I2C): 20 (SDA) и 21 (SCL). Обеспечивает соединение по протоколу I2C, используя библиотеку Wire. Расположение этих выводов отличается на платах Duemilanove или Diecimila.

Mega2560 имеет 16 аналоговых входов, каждый из которых дает 10 битное разрешение (1024 различных значений). По умолчанию, напряжение измеряется между землей и 5 вольтами, хотя возможно изменить верхний диапазон, используя вывод AREF и функцию analogReference. Подробнее в статье Аналоговые измерения с Arduino.

На плате имеется еще пара выводов:

  • AREF. Опорное напряжение для аналоговых входов. Используется с analogReference.
  • RESET. Низкий уровень сигнала на этом входе перезагружает микроконтроллер. Обычно используется дополнительная кнопка сброса на шилдах, которые блокируют кнопку сброса на самой плате Arduino.

Связь

Arduino Mega 2560 имеет несколько различных возможностей для осуществления связи с другим компьютером, другой платой Arduino, или другим микроконтроллером. ATmega2560 имеет 4 аппаратных порта UART для соединения по последовательному порту с TTL-уровнями (5 вольт).

ATmega16U2 (ATmega 8U2 на платах 1 и 2 ревизий) перенаправляет один из каналов через USB и предоставляет виртуальный COM-порт для ПО на компьютере (компьютерам, работающим под Windows требуется файл .inf, но компьютеры под Mac OS X и Linux распознают плату в виде COM-порта автоматически).

Arduino IDE имеет монитор порта, который позволяет отправлять и получать на плату Arduino простые текстовые данные.

Светодиоды RX и TX мигают, сигнализируя о передаче данных через микросхему ATmega8U2/ATmega16U2 и USB-соединение на компьютер (но не при пераче данных через последовательный порт, используя пины 0 и 1).

Библиотека SoftwareSerial позволяет работать с подключением по последовательному порту для любых цифровых выводов Mega 2560.

ATmega2560 также поддерживает соединение по протоколам I2C и SPI. Для упрощения использования обмена по протоколу I2C используется библиотека Wire, для соединения по SPI — библиотека с таким же названием SPI.

Программирование

Arduino Mega можно программировать, используя Arduino IDE.

Микроконтроллер ATmega2560 на плате Arduino Mega поставляется с прошитым загрузчиком, который позволяет загружать новый код в микроконтроллер без использования внешнего аппаратного программатора. Загрузчик использует оригинальный протокол STK500 (заголовочные файлы C).

Можно не использовать загрузчик и программировать микроконтроллер через выводы блока  ISCP, используя Arduino ISP или аналогичный.

Исходный код прошивки ATmega16U2 (или 8U2 в версиях плат 1 и 2) доступен для скачивания в репозитории Arduino. ATmega16U2/8U2 загружается, используя загрузчик DFU, который активируется следующим образом:

  • На платах верcии 1: замыкаем перемычку на обратной стороне платы (рядом с картой Италии) и перезагружаем 8U2.
  • На платах версии 2 или более поздней: имеется резистор, подтягивающий линию 8U2/16U2 HWB к земле,  что облегчает переход в режим DFU. Можно использовать ПО от Atmel под названием Flip (для Windows) или DFU программатор (Mac OS X и Linux). Также можно переписать прошивку внешним программатором, используя разъем ISP (перезаписав загрузчик DFU). Подробности здесь.

Автоматическая (программная перезагрузка)

Вместо того, чтобы физически нажимать клавишу сброса перед загрузкой, Arduino Mega 2560 разработан таким образом, что позволяет программный сброс с подключенного компьютера. Одна из линий, управляющая потоком данных ATmega8U2 – линия DTR, подключена к линии сброса ATmega2560 через конденсатор емкостью 100 нФ.

Активация этой линии, используя низкий уровень напряжения позволяет сбросить микросхему. Программное обеспечение Arduino использует эту возможность, позволяя загружать код простым нажатием на кнопку загрузки в среде Arduino.

Подача сигнала низкого уровня синхронизировано с началом записи кода, что сокращает таймаут загрузчика.

Это имеет еще одно применение. Когда Mega 2560 подключается к компьютеру под управлением Mac OS X или Linux, каждый раз происходит программная перезагрузка (через USB). Программа загрузчика на Mega 2560 выполняется примерно полсекунды.

В процессе программирования происходит задержка нескольких первых байтов кода, чтобы избежать получение некорректных данных (всех, кроме кода новой программы).

 Если производится разовая отладка скетча, записанного в платформу, или ввод каких-либо других данных при первом запуске, необходимо убедиться, что программа на компьютере перед передачей данных ожидает в течение секунды.

На Mega2560 имеется возможность отключить линию автоматической перезагрузки разрывом соответствующей линии.  Чтобы восстановить линию, необходимо опять соединенить контакт на разрыве. Линия маркирована как «RESET-EN». Отключить автоматическую перезагрузку также возможно подключив резистор 110 Ом  5 В и данной линией. Подробности здесь.

Читайте также:  Цифровой температурный датчик на основе arduino - arduino+

Защита USB от перегрузки по току

Arduino Mega 2560 имеет самовосстанавливающийся предохранитель, который защищает порты USB вашего компьютера от коротких замыканий и перегрузки по току.

Хотя большинство компьютеров обеспечивают свою собственную внутреннюю защиту, предохранитель обеспечивает дополнительный уровень защиты.

При токе потребления через USB более чем 500 мА, предохранитель автоматически разрывает соединение, пока короткое замыкание или перегрузка не будут устранены.

Физические характеристики и совместимость с платами расширения

Длина и ширина печатной платы Mega2560 составляют 10,2 и 5.3 см соответственно. Разъем USB и силовой разъем выходят за границы данных размеров. Три отверстия в плате позволяют закрепить ее на поверхности. Расстояние между цифровыми выводами 7 и 8 равняется 0,4 см, хотя между другими выводами оно составляет 0,25 см.

Arduino Mega2560 совместима со всеми платами расширения, разработанными для платформ Uno, Duemilanove или Diecimila.

Расположение выводов 0 – 13 (и примыкающих AREF и GND), аналоговых входов 0 – 5, силового разъема, блока ICSP, порта последовательной передачи UART (выводы 0 и 1) и внешнего прерывания 0 и 1 (выводы 2 и 3) на Mega соответствует расположению на вышеприведенных платформах.

Связь SPI может осуществляться через блок ICSP, как на платформах Duemilanove/Diecimila, так и на Mega2560. Однако расположение выводов (20 и 21) связи I2C на платформе Mega не соответствуют расположению тех же выводов (аналоговые входы 4 и 5) на Duemilanove/Diecimila.

Источник: http://robotosha.ru/karta-sajta/handbook/arduino-mega-2560

Arduino Mega 2560 R3, отладочная плата

Arduino Mega 2560 R3Arduino Mega 2560 R3 – вид сбокуArduino Mega 2560 R3 – вид с обратной стороныЦена:

Ваша скидка:<\p>

Модель: Mega 2560 R3

Вес: 36 гр.

Артикул: ARD00101

Описание

Arduino Mega 2560 – микрокомпьютер (аппаратная вычислительная платформа) на базе микроконтроллера ATmega2560.

В комплекте USB кабель для подключения к компьютеру.

ХАРАКТЕРИСТИКИ Arduino Mega 2560:

  • Установленный МК: ATmega2560
  • Интерфейсы: USB, UARTх4, SPI, I2C
  • Тактовая частота МК: 16 МГц
  • Память программ (FLASH): 256 Кбайт
  • ОЗУ(RAM): 8 Кбайт
  • Энергонезависимая память (EEPROM): 4 Кбайт
  • Количество линий ввода/вывода (цифровые): 54
  • Количество линий с ШИМ (аналоговый вывод): 14
  • Аналоговых входов АЦП (аналоговый ввод): 16
  • Входное напряжение (рекомендуемое): 7-12V
  • Входное напряжение (предельное): 6-20V
  • Рабочее напряжение МК: 5V
  • Максимальное входное напряжение для входов: 5V

 Максимальный выходной ток: 

  • выход 5В: 800 mA
  • выход 3.3В: 50 mA
  • Максимальный выходной ток через пин: 40 mA

Скачать Arduino IDE

Электрическая схема Arduino Mega 2560

Схема расположения контактов платы

Схема расположения контактов микроконтроллера

Эта модель самая комфортная и удобная для обучения из всей линейки Arduino, идеально подходящая, в том числе для решений требующих большого количества портов.

На её борту 54 цифровых входа/выхода, 15 из них могут использоваться в качестве ШИМ выходов, 16 аналоговых входов, 4 аппаратных приемопередатчика реализующих последовательные интерфейсы (UART), кварцевый резонатор на 16 МГц, разъем ICSP предоставляющий возможности для внутрисхемного программирования, кнопка сброса, разъем USB, разъем питания.

Преимущества Arduino Mega 2560 ещё в том, что к ней подходят практически все платы расширения выпускаемые для Arduino UNO и Arduino Duemilanove.

Чтобы начать работу с платой вам необходимо всего лишь подключить её к вашему компьютеру с помощью USB кабеля, который поставляется в комплекте. После полного отлаживания проекта, устройство можно питать энергией от других внешних источников (блок питания, аккумулятор, батарейки).

Комфортное питание для платы находится в пределах 7-12В, то есть в качестве источника внешнего питания идеально подходит обычная батарейка крона. Плата может выдерживать напряжение и до 20В, но в этом случае будет сильно греться и может перегореть при длительном использовании. При подаче напряжения менее 7В, плата может работать не стабильно.

Поэтому надо сразу запомнить, что подавая напряжение на нашу плату, мы обеспечиваем электричеством нашу основную электронику (мозги) в идеальных пределах 7-12В.

А если необходимо управлять силовыми приборами (моторы, шаговые двигатели), нужно использовать для них схемы отдельного питания, в роли которых выступают платы управления (драйвера) двигателей, которые берут на себя всю силовую нагрузку двигателей. Иначе Ардуино сама просто не потянет как надо ваши моторы.

Или, например, для включения или выключения бытовых приборов окружающих нас дома и подключенных к общей электрической цепи 220В, нам потребуется применить электрическое реле, которое будет срабатывать в зависимости от каких-либо условий, определенных нами в программе, которую мы загрузим в мозг Ардуино.

Источник: http://voltom.ru/otladochnye-platy/arduino-mega-2560-r3-detail

Arduino Mega 2560: микроконтроллерная плата. Часть 2

Вводную я дал в первой части. Напомню что такие вещи я рассказываю как полный “новичок” в этом деле. И так, что я сделал и как “побаловался” с платой.

Знакомство с Arduino

Для начала скачал пакет программ с сайта Arduino. Пакет представляет собой простенькую среду разработки с редактором кода, компилятором и программатором. Самое главное в ней конечно большое количество встроенных библиотек, сильно облегчающих начальное знакомство с платой и микроконтроллерами.

Достаточно лишь подключить плату по USB, поставить драйвера из комплекта, открыть какой-либо пример и нажатием кнопки он собирается и заливается в плату. Конечно никто не мешает писать код в более серьезных средах (есть компиляторы с языка Си например), что я собственно тоже попробовал дальше.

Но остановимся на простом варианте среды Arduino.

Для начала я конечно попробовал самые “азы” – моргание светодиодом. Тут всё просто. Либо используем SMD светодиод, установленный на плате (на 13ом выводе), либо подключаем свой на любой из выводов (не забываем при этом токоограничивающий резистор).

Дальше в коде нам нужно элементарно установить режим работы вывода в выход: pinMode(НОМЕР_ВЫВОДА, OUTPUT). А дальше просто устанавливаем на этом выводе сигнал логической 1: digitalWrite(НОМЕР_ВЫВОДА, 1). Вот и всё, так светодиод горит. Поставим 0, и он потухнет.

Дальше я не буду рассказывать основы и примеры программирования – их легко можно найти в сети с более детальным описанием. Всё это слишком обширная и отдельная тема.

Цифровой термометр

Теперь что-то более “практичное”. На eBay я заказал себе пару цифровых датчиков температуры DS18B20. Подключаются они очень просто, примерно по такой схеме. На картинке можно видеть как это быстренько собрано на макетной плате.

Скачал библиотеку для работы с протоколом OneWire для Arduino и запустил пример из библиотеки, исправив в нём вывод, к которому был подключен датчик. Пример инициализирует датчик, и периодически опрашивает его, заставляя выдавать температуру.

Затем полученные значения он конвертирует и отправляет на компьютер с помощью виртуального COM-порта, висящего на USB подключении. В среде Arduino есть некий простенький эмулятор терминала, позволяющий смотреть (и отправлять) данные по этому порту. Т.е.

прямо сразу на “компе” видим показания и информацию с датчика, полученную и обработанную микроконтроллером:

Как видно, температура у меня в комнате была примерно 26 градусов. Показания у датчика очень неплохие по точности и реагирует на изменения он достаточно быстро.

Достаточно прикоснуться пальцем к датчику и температура начинает расти (от тепла тела). Да, кстати на скриншоте выше видно, что работают 2 датчика.

Это я последовательно подключил сразу оба для сравнения (протокол OneWire позволяет на одном проводе держать много различных устройств).

ИК-приемник

Что я сделал еще? У меня дома давно есть HTPC. Когда-то давно я собрал к нему простенький ИК-приемник, чтобы им можно было управлять с пульта ДУ (подходит любой, у меня от какого-то DVD).

Схему нашел в Интернете (примерно такую), подключается он через устаревший нынче COM-порт (как я говорю, это было давно).

У меня она сделана на базе приемника 536AA3P (аналог TSOP1736).

Какое-то время назад он перестал работать. Как-то без средств сложно было диагностировать в чем дело, а без диагностики просто попробовать всё пересобрать было лень.

С получением Arduino я просто отпаял сам датчик и подключил его к плате ардуино.

С “ноги”, где должны были идти данные, я просто перевел порт на вход и считывал с него уровень, выводя данные на виртуальный COM-порт (и следовательно наблюдая их в мониторе). По умолчанию датчик “подтянут” к питанию, т.е. уровень логической 1.

Когда идут данные, датчик “опускает” линию в землю и следовательно получаем 0. Проверил – так и есть. Просто стоит – всё-время идут 1. Если поднести любой пульт и нажать любую кнопку, то пойдет поток данных с нулями. Значит датчик сам работает.

Ну и дальше решил подробнее проверить. Нашел библиотеку для IR-датчиков и загрузил пример в Arduino. Примерно тоже самое, но теперь я увидел не просто 1 и 0, а именно дешифрованные коды сигналов кнопок с ИК-пульта.

Убедился, что каждая кнопка дает свой код без сбоев. Т.е. лишний раз удостоверился, что проблема не в датчике. Ну и методом дальнейшей диагностики нашел в чем проблема.

Резистор полетел, заменил его, собрал назад схему для COM-порта и она вновь заработала.

С другой стороны на базе микроконтроллера (МК) можно собрать такой же приемник, который будет работать гораздо лучше и через USB.

Можно и на Arduino (что я соб-но и сделал), только больно “жирно” пускать на такую простую задачу целиком плату.

Тут обычно собираются собственные узконаправленные устройства, которые и поменьше и подешевле получатся.

Что можно сделать еще?

В общем примерно как-то так. А применений, как я уже говорил в прошлой части, может быть очень много. Если заинтересовало – ищите, в сети полно информации по этой теме.

Также в прошлой части я сказал, что части будет две. Пожалуй всё-таки будет еще 3-я часть, в которой я расскажу, как можно всё это дело посмотреть и проработать и без физической платы. Да, есть специальные программы, позволяющие симулировать МК и электрические цепи. Об одной такой я напишу в следующей части…

PS: Я обновил первую часть, в конце найдете дополнение от сегодняшнего дня. Там я написал, где можно купить сам Arduino и различные компоненты еще дешевле.

Источник: http://nesoc.ru/content/arduino-mega-2560-mikrokontrollernaya-plata-chast-2

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector