Выводы arduino mega 2560. Схема и исходные данные. Схема, исходный проект и расположение выводов

25.04.2019

Эта плата отличается от других ардуинок большим количеством вводов и выводов, увеличенным объемом памяти и другими характеристиками, о которых мы расскажем ниже. Ардуино Мега представлена в нескольких версиях. Они практически не отличаются друг от друга. Отличия Arduino Mega 2560 R3 от предыдущих версий платы заключаются в следующих деталях:

Для преобразования интерфейса USB-UART используется микроконтроллер ATmega16U2 в R3 версии и ATmega8U2 в версиях платы R1 и R2.
Начиная с версии R2 на плате добавлен притягивающий резистор для линии HWB. Это делает процесс прошивки микроконтроллера более простым и удобным.
В версии R3 были добавлена пара выводов для последовательного интерфейса I2C SDA и SCL.
Так же была улучшена помехоустойчивость цепи сброса.
Заменен микроконтроллер для работы с интерфейсом USB-UART с ATmega8U2 на ATmega16U2

Как можно заметить, изменения не повлияли на производительность. Поэтому дальше мы будем говорить только о последней версии этой платы.

Arduino Mega 2560 R3

Ардуино Мега 2560 снабжена микроконтроллером ATmega2560 с тактовой частотой 16 мГц.

Характеристики Ардуино Мега 2560

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

Подключение Arduino Mega 2560 к питанию

Эту плату можно питать четырьмя разными способами:

Через порт USB. Можно питать ардуино от компьютера, powerbank, смартфона (если он поддерживает режим OTG) или от адаптера, вставленного в розетку.
Через пин +5V. Этот пин является не только выводом, но и вводом. Будьте внимательны! На этот пин нужно подавать ровно 5 вольт. В противном случае можно спалить сам микроконтроллер.
Через штекер питания, расположенный на плате. Можно использовать, батарейки, аккумуляторы и разнообразные блоки питания. Этот штекер подключен к пину VIN. О напряжении и мерах предосторожности написано в следующем пункте.
Через пин VIN. Ток от этого пина проходит через встроенный стабилизатор напряжения. По заявлениям производителя можно подавать от 5 до 20 вольт. Но это не совсем так. Так как стабилизатор имеет не 100% КПД, то при подаче 5 вольт на пин VIN напряжения может не хватить на питание микроконтроллера, да и на цифровых пинах будет не 5 вольт, а меньше. Также не стоит работать на максимальном напряжении. При 20 вольтах на пине VIN будет сильно греться стабилизатор напряжения, вплоть до выхода из строя. Поэтому рекомендуется использовать напряжение от 7 до 12 вольт.

Как уже было написано выше, плата имеет 54 цифровых пинов. Они могут быть как входом так и выходом. Рабочее напряжение этих пинов составляет 5 В. Каждый из них имеет подтягивающий резистор и поданное на один из этих пинов напряжения ниже 5 вольт все равно будет считаться как 5 вольт (логическая единица).

Аналоговые пины являются входами и не имеют подтягивающих резисторов. Они измеряют поступающее на них напряжение и возвращают значение от 0 до 1024 при использовании функции . Эти пины измеряют напряжение с точностью до 0,005 В.

ШИМ Arduino Mega

Если внимательно посмотреть на плату то можно увидеть значок тильды (~) рядом с некоторыми цифровыми пинами. Этот значок означает, что данный пин может быть использован как выход ШИМ. На некоторых платах ардуино этого значка нет так как производители не всегда находят место для этого символа на плате. У Arduino Mega есть 15 выводов ШИМ, это цифровые пины со 2 по 13 и с 44 по 46. Для использования ШИМ в Arduino есть специальная функция .

Другие пины:

Serial: 0 (rx) и 1 (tx), Serial1: 19 (rx) 18 (tx), Serial2: 17 (rx) и 16 (tx), Serial3: 15 (rx) и 14 (tx) используются для передачи данных по последовательному интерфейсу.
Выводы 53 (SS), 51 (MOSI), 50 (MISO), 52 (SCK) рассчитаны для связи по интерфейсу SPI.
Так же на выводе 13 имеется встроенный в плату светодиод.
20 (SDA) и 21 (SCL) могут использоваться для связи с другими устройствами по шине I2C. Подробнее про этот интерфейс вы можете почитать на википедии . В среде разработке Arduino IDE есть встроенная библиотека «wire.h» для более легкой работы с I2C.
Внешние прерывания: выводы 2 (прерывание 0), 3 (прерывание 1), 18 (прерывание 5), 19 (прерывание 4), 20 (прерывание 3) и 21 (прерывание 2). Эти выводы могут использоваться в качестве источников прерываний, возникающих при различных условиях: при низком уровне сигнала, при фронте, спаде или изменении сигнала. Для получения дополнительной информации см. функцию .
AREF. Опорное напряжение для аналоговых входов. Может быть задействован функцией .
Reset. Формирование низкого уровня (LOW) на этом выводе приведет к перезагрузке микроконтроллера. Обычно этот вывод служит для функционирования кнопки сброса на платах расширения

Физические характеристики

Arduino Mega имеет следующие размеры: длина 102 мм и ширина 54 мм. Arduino Mega весит около 45 грамм. Плата имеет 4 отверстия для возможности ее закрепления на поверхности. Расстояние между выводами равняется 2,5 мм, кроме выводов 7 и 8. Между ними 4 мм.

Принципиальная схема

Ардуино – популярнейшая платформа для реализации различных проектов, подходящая инженерам, которые не хотят программировать «пустые» микроконтроллеры и, в принципе, желают свести общение с программной средой к минимуму. Но даже у неё в базовой комплектации имеются свои подводные камни, о которых лучше узнать заранее.

Давайте же разберёмся, с какими проблемами вы рано или поздно столкнетесь, и какие Ардуино проекты на возможно эффективно спроектировать под стандартный микроконтроллер?

Постепенно ставя перед собой более сложные задачи и занимаясь новыми разработками на данном МК, вы со временем столкнетесь с двумя главными проблемами стандартных плат:

Неоптимальные размеры, не подходящие для удобного их размещения во многих корпусах.
Недостача в количестве пинов на ввод-вывод данных.

Первая проблема . Минимизировать занимаемое место крайне легко – достаточно использовать специальные разновидности МК, будь то нано или мини. Здесь есть некоторые особенности, с недостатком памяти, например, на Attiny85, но для простого функционала – это не столь существенно.

Конечно, для более сложных задач можно докупить специальные модули с дополнительным объемом памяти под инструкции, но это полностью нивелирует все плюсы нано, ведь уменьшенный размер будет компенсирован дополнительным слотом под чип и занятым пином. Относится эта проблема не ко всем платам, и всё та же nano способна полностью копировать функционал уно.

Вторая проблема – менее приятная, но и у неё есть несколько путей для решения:

Расширить число выводов, используя сдвиговые регистры. Данный метод имеет ряд недостатков, вроде отсутствия ШИМ под расширенные выводы и применения лишь к выходным сигналам. Но в некоторых случаях и такие «костыли» способны спасти ситуацию, позволив сэкономить средства и время.
Объединить пару МК на одной платформе, а затем, через специальный «мост», создать между ними связь. Здесь стоит применить несколько паттернов проектирования, дабы не засорять буфер каждого контроллера информацией с другого, тем самым перегружая систему. Готовые решения уже размещены на просторах нашего сайта, но, чтобы их использовать, вам всё же придется углубиться в программную часть продукта, что не каждый захочет сделать. Ведь в таком случае нивелируется ценность самой платформы Ардуино.

Как мы видим, оба выхода из ситуации задействуют «костыли», и элегантными их не назовешь. Но это далеко не единственная проблема. Они или работают частично, или нивелируют достоинства системы, что абсолютно недопустимо для сколь-нибудь сложных проектов.

Благо, есть и третий подход, используемый всё чаще, – , проекты на которой уже не страдают от обилия этих «костылей». Есть также аналог данной платы, поддерживающий usb-хосты, но давайте сначала разберёмся с основным МК.

Первое, что бросается в глаза при знакомстве с 2560, – внешний вид, ведь она в 1.8 раз длиннее уно, что является необходимым злом, дабы разместить на ней целых 54 порта. Притом, 15 из них можно использовать в качестве источников ШИМ-сигналов, чтобы регулировать мощность тока или другие параметры системы. Регуляция осуществляется с помощью широтно-импульсных модуляций, а дополнительные 16 портов под вход могут обработать цифровые сигналы и применяться в качестве всё тех же цифровых выходов. В результате, мы получаем более тонкую, длинную и функциональную плату.

Под связь с несколькими видами устройств установлено 4-о UART интерфейсов, на 0, 1, 14, 19 пинах. Притом, один из них направлен под usb с помощью микроконтроллера ATmega8U2, применяемого в качестве замены привычному USB-TTL, который использовался повсеместно в более старых платах. Но, что важнее, – прошивка располагается в паблик репозитории, а соответственно, доступна для скачивания и модификации любому желающему. Под связь с дисплеями присутствуют SPI и I2C технологии, которые вы также можете применить в своем проекте.

Технические характеристики

Ну, а если говорить конкретнее, то технические характеристики данного контроллера таковы:

Тактовая частота ядер достигает 16 мГц.
Воспринимаемое напряжение равно 5 Вольтам.
Максимальное допустимое напряжение на цепи – 20 В.
Соответственно, среднее рекомендуемое для работы – 9 В +-2 В
С одного вывода максимальная сила тока может достигать 40 мА.
Ну, а главное, что присутствуют 54 цифровых пина, из которых 15 – с поддержкой ШИМ.
Аналоговых же всего 16, но для большинства проектов этого будет достаточно.
Доступная постоянная память составляет 256 КБ, но учитывайте, что компилятором занято 8.
Оперативная же составляет всего 8 КБ.

Все эти характеристики необходимо запомнить, чтобы подобрать под Аrduino mega 2560 проекты, подходящие по параметрам. Ведь далеко не в каждой ситуации такой длинный чип будет куда уместить, да и вообще возникнет в нём потребность.

Питание Arduino Mega 2560

Для того, чтобы запитать плату, вам будет достаточно подключить к соответствующему пину источник тока в 9-10 В, главное – контролировать напряжение, чтобы оно не превысило доступный максимум в 20 В.

Подключение к компьютеру

Для подключения к компьютеру плата предполагает использование протокола USB-TTL или USB-c, в зависимости от разновидности, которую вы решили приобрести. А в остальном вам потребуется стандартный софт для программирования и работы с Ардуино через ПК, в зависимости от вашей операционной системы.

Флагманская платформа для разработки на базе микроконтроллера ATmega2560.

На плате предусмотрено всё необходимое для удобной работы с микроконтроллером: 54 цифровых входа/выхода, 16 аналоговых входов, разъём для программирования USB, внешний разъём питания и кнопка сброса.

Подключение и настройка

Элементы платы

Микроконтроллер ATmega2560

Сердцем платформы Arduino Mega является 8-битный микроконтроллер семейства AVR - ATmega2560 с тактовой частотой 16 МГц. Контроллер предоставляет 256 КБ Flash-памяти для хранения прошивки, 8 КБ оперативной памяти SRAM и 4 КБ энергонезависимой памяти EEPROM для хранения данных.

Микроконтроллер ATmega16U2

Микроконтроллер ATmega16U2 обеспечивает связь микроконтроллера ATmega2560 с USB-портом компьютера. При подключении к ПК Arduino Mega 2560 определяется как виртуальный COM-порт.

Светодиодная индикация

Разъём USB

Разъём USB Type-B для питания и прошивки платформы Arduino Mega 2560 с помощью компьютера.

Разъём внешнего питания

Разъём для подключения внешнего питания от 7 В до 12 В.

Кнопка сброса

Аналог кнопки RESET обычного компьютера. Служит для сброса микроконтроллера.

Регулятор напряжения 5 В

LD1117S50CTR с выходом 5 вольт обеспечивает питание микроконтроллеров ATmega2560, ATmega16U2 и другой логики платформы. Максимальный выходной ток составляет 800 мА.

Регулятор напряжения 3,3 В

Линейный понижающий регулятор напряжения LP2985-33DBVR с выходом 3,3 вольта. Линия выведена только на пин 3V3 . Максимальный выходной ток составляет 150 мА.

Разъём ICSP

ICSP-разъём предназначен для внутрисхемного программирования микроконтроллера ATmega2560. Также с применением библиотеки SPI данные выводы могут осуществлять связь с платами расширения по интерфейсу SPI. Линии SPI выведены на 6-контактный разъём, а также продублированы на цифровых пинах 50(MISO) , 51(MOSI) , 52(SCK) и 53(SS) .

Разъём ICSP1

ICSP-разъём для внутрисхемного программирования микроконтроллера ATmega16U2.

Распиновка

Пины питания

VIN: Входной пин для подключения внешнего источника питания с напряжением в диапазоне от 7 до 12 вольт. Через контакт можно потреблять напряжение, когда устройство запитано через внешний разъём питания.

5V: Выходной пин от регулятора напряжения на плате с выходом 5 вольт и максимальных током 800 мА. Питать устройство через вывод 5V не рекомендуется - вы рискуете спалить плату.

3.3V: Выходной пин от регулятора напряжения с выходом 3,3 вольта и максимальных током 150 мА. Питать устройство через вывод 3V3 не рекомендуется - вы рискуете спалить плату.

GND: Выводы земли.

IOREF: Контакт предоставляет платам расширения информацию о рабочем напряжении микроконтроллера. В зависимости от напряжения, плата расширения может переключиться на соответствующий источник питания либо задействовать преобразователи уровней.

AREF: Пин для подключения внешнего опорного напряжения АЦП относительно которого происходят аналоговые измерения при использовании функции analogReference() с параметром «EXTERNAL».

Порты ввода/вывода

Цифровые входы/выходы: пины 0 – 53
Логический уровень единицы - 5 В, нуля - 0 В. Максимальный ток выхода - 40 мА. К контактам подключены подтягивающие резисторы, которые по умолчанию выключены, но могут быть включены программно.

Плата Arduino Mega 2560 r3 — это самый мощный микроконтроллер в линейке по своей производительности, объему памяти и по возможности подключения огромного количества устройств к плате. Рассмотрим характеристики Arduino Mega 2560, распиновку портов на микроконтроллере и схему платы, чтобы по максимуму использовать возможности данного устройства при создании новых проектов.

Arduino Mega 2560: распиновка платы

Схема портов на плате Arduino Mega R3 представлена на следующем фото. Главной отличительной особенностью микроконтроллера является увеличенное количество цифровых и аналоговых портов входа/выхода и портов UART для коммуникации с периферийными модулями. В отличии от Arduino Uno и Arduino Nano , на данной плате порты для работы по интерфейсу I2C расположены на 20(SDA) и 21(SCL) пинах.

Схема распиновки платы Arduino Mega 2560 на русском

Прошивка микроконтроллера производится с помощью языка программирования Arduino, который основан на C++ и использует стандартные и собственные библиотеки для Ардуино. Для подключения устройств и сборки электрических схем используются коннекторы, которые подключаются к пинам платы. Данный микроконтроллер подходит для серьезных проектов, требующих большую производительность.

Характеристики Arduino Mega 2560

Микроконтроллер: ATmega2560
Тактовая частота процессора: 16 МГц
Напряжение логических уровней: 5 В
Напряжение питания платы: 7–12 В
Портов ввода-вывода общего назначения: 54
Максимальный ток порта ввода-вывода: 40 мА
Максимальный выходной ток порта 3.3V: 50 мА
Максимальный выходной ток порта 5V: 800 мА
Порты Ардуино Мега с поддержкой ШИМ: 15
Порты Ардуино Мега, подключенные к АЦП: 16
Разрядность АЦП платы: 10 бит
Flash-память платы: 256 КБ
EEPROM-память платы: 4 КБ
Оперативная память: 8 КБ
Габариты Arduino Mega: 101×53 мм

Arduino Mega 2560: схема электрическая

Плата Arduino Mega 2560: схема электрическая принципиальная

Arduino Mega 2560: схема портов, питание

Напряжение питания Ардуино Мега 2560 при подключении через USB равно 5 Вольт. При подключении питания через разъем от аккумулятора или блока питания, питание платы автоматически переключается на внешний источник. Рекомендуемое питание платы Arduino Mega, согласно описанию производителя от 7 до 16 Вольт. Распиновка портов платы (при клике откроется в новом окне) представлена на фото ниже.

Arduino Mega 2560: питание, подключение

5V – на пин платы подается стабилизированное напряжение 5 В;
3.3V – на пин подается стабилизированное напряжение 3.3 В;
VIN – на пин подается внешнее напряжение;
IREF – информирования о напряжении платы Arduino Mega;
GND – общий вывод земли.

Arduino Mega 2560: прошивка, память

Прошивка выполняется в среде Arduino IDE . Советуем вам ознакомиться с аналогом оригинальной платы Arduino Mega 2560 от китайской компании RobotDyn . Данная платформа ничем не отличается по своим характеристикам от оригинала, но при этом позволяет значительно сэкономить финансы. Это лишь краткий обзор платы, если требуется более подробное описание, то обратитесь к сайту производителя.

Плата поддерживает три типа памяти:

Flash – память объемом 256 КБ, используется для хранения программ, которые пользователь загружает в микроконтроллер.

SRAM память - это оперативная память, где хранятся переменные, создаваемые в скетче. При отключении питания все данные из памяти удалятся.

EEPROM - энергонезависимая память объемом 4 КБ позволяет сохранять данные, которые не удалятся при выключении питания.

Также часто читают:

Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.

Знакомство с Arduino Mega 2560

Arduino Mega 2560 разработана для проектов, где требуется больше I/O контактов, больше памяти для скетчей и больше оперативной памяти. Она имеет 54 I/O контакта, 16 входных аналоговых контактов и рекомендуется для использования в 3D-принтерах и проектах, связанных с робототехникой. Эта статья объясняет, как подключить плату Mega 2560 к компьютеру и загрузить свой первый скетч.

Плата Arduino Mega 2560 программируется при помощи IDE Arduino – интегрированной среды разработки, которая используется для всех плат Arduino . Она доступна и оффлайн, и онлайн. Более подробно с IDE Arduino можно ознакомиться .

Использование Arduino Mega 2560 с онлайновым IDE Arduino

Использование Arduino Mega 2560 с компьютерным IDE Arduino

Если вы хотите программировать Arduino Mega 2560 , будучи оффлайн, вам нужно установить оффлайн-версию IDE Arduino .

Подключите плату

Подключите вашу Arduino Mega 2560 при помощи USB -кабеля типа «A-B» (его еще называют «принтерным» ).

USB -соединение с PC необходимо не только для питания, но и для программирования платы. Mega 2560 будет автоматически получать питание либо от USB , либо от внешнего источника питания. Подключите плату к компьютеру при помощи USB -кабеля. В результате должен загореться зеленый светодиод (под названием PWR ).

Откройте скетч

Откройте скетч-пример «Blink» . Для этого кликните в IDE Arduino на Файл > Примеры > 01.Basics > Blink (File > Examples > 01.Basics > Blink) .

Выберите тип платы и порт

Кликните на Инструменты > Плата (Tools > Board) и в появившемся меню выберите пункт, соответствующий вашей плате Arduino/Genuino . У нас Mega 2560 , поэтому по умолчанию процессором будет выбран ATmega2560 .

Далее кликните на Инструменты > Порт (Tools > Port) и выберите нужный пункт. Скорее всего, это будет COM3 или выше (COM1 и COM2 , как правило, зарезервированы для аппаратных последовательных портов). Чтобы найти правильный порт, отключите плату и заново откройте это меню – исчезнувший пункт и будет портом, к которому подключена ваша плата Arduino/Genuino . Снова подключите плату и выберите нужный последовательный порт.

Загрузите скетч

Теперь просто кликаем на кнопку в IDE Arduino . Ждем несколько секунд – вы должны увидеть, как на плате мигают светодиоды RX и TX . Если загрузка пройдет успешно, в статусной панели появится сообщение .

Спустя несколько секунд после завершения загрузки вы должны увидеть мигание на светодиоде, подключенном к 13-ому контакту. Если увидели – поздравляем! Плата успешно работает. Если у вас возникли какие-то проблемы, смотрите