Настройка плат Arduino при первом подключении к ПК. Как сделать умный дом на Arduino своими руками Mega 2560 примеры

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:

1. Через порт USB. Можно питать ардуино от компьютера, powerbank, смартфона (если он поддерживает режим OTG) или от адаптера, вставленного в розетку.
2. 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.
3. 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.
4. 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

Плата Arduino Mega 2560 предназначена для создания проектов, в которых не хватает возможностей обычных Arduino Uno. В этом устройстве максимальное из всех плат семейства Arduino количество пинов и расширенный набор интерфейсов. Также у Arduino Mega больше встроенной памяти. В этой статье мы познакомимся с основными особенностями платы поближе.

Схема платы Arduino Mega

Харакетристики Arduino Mega 2560

Пины платы Arduino Mega 2650

Цифровые пины

Аналоговые пины

У платы Arduino Mega 16 аналоговых входов. Каждый из них соединен с 10-разрадным АЦП, поэтому в скетче можно получить 1024 уровней значений с помощью функции analogRead (). Диапазон значений напряжения по отношению к земле на аналоговых пинах по умолчанию равен 0-5 В. Этот диапазон можно изменить с помощью функции analogReference () и пина AREF.

Соединение с компьютером

Подключение к компьютеру и заливка скетча осуществляется стандартно для большинства плат семейства Arduino. С помощью микросхемы ATmega16U2 устройство определяется как COM-порт, через который могут передаваться данные и осуществляется перепрошивка микроконтроллера.

Питание Arduino Mega 2560

Питание платы Mega аналогично рассмотренному ранее питанию для Ardini Uno. Рабочее напряжение – 5 В, питание осуществляется либо через встроенный блок питания, либо через подключенное USB-устройство, либо напрямую.

Если вы самостоятельно изготавливаете Arduino, и для программирования микроконтроллера у вас нет под рукой внутрисхемного программатора или другой платы Arduino, кроме Arduino Mega 2560, то можно без проблем задействовать и ее для прошивки чипа.

Что потребуется:

• Arduino Mega
• Плата с микроконтроллером ATmega, который нужно прошить
• Конденсатор 100 нФ
• USB-кабель, соединяющий Arduino Mega с компьютером
• Среда разработки Arduino IDE
• Несколько проводов для соединения Arduino Mega с самодельным Arduino

Основная трудность заключается в том, что у Arduino Mega другая распиновка в отличие от Arduino UNO, Duemilanove или Diecimila, поэтому руководства использования в качестве программатора перечисленных плат не подходят. Подробнее про распиновку Arduino Mega можно узнать .

Вам нужно соединить Arduino Mega 2560 с платой с чипом Atmega 168/328 следующим образом:

Итак, для начала нужно загрузить скетч ArduinoISP. Откройте Arduino IDE, выберите Tools – Board – Arduino Mega 2560 (Сервис – Плата – Arduino Mega 2560). Выберите корректный COM-порт: Tools – Serial port – нужный порт (Сервис – Последовательный порт – нужный порт). Теперь перейдите в File – Examples – ArduinoISP (Файл – Примеры – ArduinoISP). Перед вами откроется скетч ArduinoISP. Нажмите кнопку Upload (Загрузить) и загрузите его в Arduino Mega 2560.

После того, как скетч будет полностью загружен, подключите конденсатор 100 нФ между линией питания +5 В и выводом RESET на Arduino Mega, чтобы отключить автосброс. В противном случае ничего не получится.

Выберите Tools – Burn Bootloader – Arduino as ISP (Сервис – Программатор – Arduino as ISP). После загрузки кода вы сможете наслаждаться вашим самодельным Arduino.

Если у вас возникли ошибки:

• Проверьте правильность выбора платы
• Если у вас появилась ошибка типа avrdude: stk500_getsync(): not in sync: resp=0x00, то вы не поместили конденсатор 100 нФ между линией питания +5 В и выводом RESET на Arduino Mega
• Если у вас другая ошибка, то ищите ответ в гугле
• Если не нашли ответ в гугле, то воспользуйтесь тематическими форумами про Arduino

Если при программировании вашего Arduino появилась ошибка avrdude: stk500_getsync(): not in sync: resp=0x00 avrdude: stk500_disable(): protocol error, expect=0x14, resp=0x51, значит не в порядке автосброс (DTR). То есть Arduino IDE не может перезагрузить Arduino, и загрузка кода заканчивается провалом. Чтобы избежать этого, вы можете:

• Нажать кнопку сброса на Arduino, кода появляется «Binary sketch size: xxxx bytes (of a xxxxxxx byte maximum)»
• Если это не помогло, то вы можете подключить USB-кабель к компьютеру, но не к Arduino, и после того, как появится «binary sketch…», быстро воткнуть кабель в Arduino
• Если и это не помогло, то вы можете держать нажатой кнопку сброса на Arduino, нажать Upload (Загрузить) в Arduino IDE и отпустить кнопку, когда появится «binary sketch size ...»
• Если и это не помогло, то вы можете нажать кнопку сброса после появления «binary sketch size ... » и держать ее 2-10 секунд
• Если и это не помогло, то вы можете заново загрузить загрузчик
• Если и это не помогло, то вы можете взять другую плату Arduino, если есть такая в запасе
• Если и это не помогло, то остается только спросить на форуме

Перевод

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.

Отладочная плата Arduino Mega 2560 построена на микроконтроллере ATmega2560. Она имеет 54 цифровых входных/выходных выводов (15 из которых могут использоваться в качестве ШИМ выходов), 16 аналоговых входов, 4 порта UART (аппаратных последовательных порта), кварцевый резонатор 16 МГц, подключение USB, разъем питания, разъем ICSP и кнопку перезагрузки. Она содержит всё необходимое для работы с микроконтроллером; для того, чтобы начать работу с ней, просто подключите ее к компьютеру с помощью USB кабеля или подайте питание от блока питания AC/DC или от батареи. Плата Arduino Mega 2560 совместима с большинством плат расширения, разработанных для Arduino Uno и Arduino Duemilanove.

Arduino Mega 2560 является обновленной заменой для Arduino Mega.

Технические характеристики

Документация

Схемы, разводка платы, размеры

Arduino Mega 2560 является открытой аппаратной платформой. Вы можете изготовить собственную плату, используя следующие файлы:

Программирование

Arduino Mega 2560 программируется с помощью Arduino IDE.

ATmega2560 на Arduino Mega 2560 поставляется с уже прошитым загрузчиком, что позволит вам загружать в контроллер новый код без использования дополнительных программаторов.

Также вы можете обойти загрузчик и прошить микроконтроллер через разъем ICSP, используя Arduino ICSP или аналог.

Предупреждение

Arduino Mega 2560 имеет самовосстанавливающийся предохранитель, который защищает USB порты вашего компьютера от короткого замыкания и перегрузки по току. Несмотря на то, что большинство компьютеров обеспечивают свою собственную внутреннюю защиту, этот предохранитель дает дополнительный уровень защиты. Если ток через USB порт превышает 500 мА, предохранитель автоматически разрывает соединение, пока короткое замыкание или перегрузка не будут устранены.

Питание

Arduino Mega 2560 может получать питание либо через подключение USB, либо от внешнего источника питания. Источник питания выбирается автоматически.

Внешнее (не USB) питание может подаваться либо от AC/DC адаптера, либо от батареи. Адаптер может быть подключен с помощью 2,1 мм разъема питания с положительным контактом в центре. Питание от батареи может быть подано на выводы Vin и GND разъема POWER.

Плата может работать от внешнего питания от 6 до 20 вольт. Если подается питание меньше, чем 7 вольт, то на выводе 5V питание может составлять менее пяти вольт, и плата может начать работать нестабильно. Если используется питание более 12В, регулятор напряжения может перегреться и повредить плату. Рекомендуется использовать напряжение питания в диапазоне от 7 до 12 вольт.

Выводы питания:

• Vin . Вход питания платы при использовании внешнего источника питания (используется при отсутствии 5 вольт от USB подключения или от другого регулируемого источника питания). Вы можете подать питание через этот вывод, или, если напряжение питания подается через разъем питания, то это напряжение 5В будет доступно и на этом выводе.
• 5V . С этого вывода можно взять регулируемое напряжение 5В с выхода регулятора на плате. Плата может питаться через разъем питания (7-12В), через USB разъем (5В) или через вывод Vin на плате (7-12В). Подача напряжения через выводы 5V и 3.3V обходит регулятор и может повредить плату. Поэтому не советуем подавать питание на плату через эти выводы.
• 3V3 . Питание 3,3 вольта, выдаваемое регулятором на плате. Максимальный ток 50 мА.
• GND . Выводы земли.
• IOREF . Этот вывод обеспечивает опорное напряжение, с которым работает микроконтроллер. Правильно, сконфигурированная плата расширения, может прочитать напряжение на выводе IOREF и выбрать подходящий источник питания или перевести буферы выходов для работы с напряжением либо 5В, либо 3,3В.

Память

ATmega2560 обладает 256 килобайтами флэш-памяти для хранения кода программы (из которых 8 килобайт используется загрузчиком), 8 килобайтами SRAM и 4 килобайтами EEPROM (которая может быть считана и записана с помощью библиотеки EEPROM).

Входы и выходы

Каждый из 54 цифровых выводов Arduino Mega может быть использован и как вход, и как выход, с помощью функций pinMode() , digitalWrite() и digitalRead . Они работают с напряжением 5 вольт. Каждый вывод может пропускать ток 20 мА (рекомендуемое) и имеет внутренний подтягивающий резистор (по умолчанию отключен) 20-50 кОм. Ток не должен превышать максимальное значение, равное 40 мА, чтобы избежать повреждения микроконтроллера.

Также некоторые выводы обладают специальными функциями:

• последовательный порт: 0 (RX) и 1 (TX); последовательный порт 1: 19 (RX) и 18 (TX); последовательный порт 2: 17 (RX) и 16 (TX); последовательный порт 3: 15 (RX) и 14 (TX) . Выводы используются для приема (RX) и передачи (TX) последовательных данных с TTL уровнями. Выводы 0 и 1 также подключены к соответствующим выводам преобразователя USB-TTL на 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 сконфигурированы для вызова прерывания по фронту или по спаду импульса или по изменению уровня на выводе. Смотрите работу с прерываниями на Arduino для более подробной информации;
• ШИМ: выводы со 2 по 13 и с 44 по 46 . Обеспечивают 8-битный ШИМ выход с помощью функции analogWrite() ;
• SPI: 50 (MISO), 51 (MOSI), 52 (SCK), 53 (SS) . Эти выводы поддерживают связь через SPI с помощью соответствующей библиотеки. SPI выводы также подключены к разъему ICSP, который физически совместим с платами Arduino/Genuino Uno и старыми платами Arduino Duemilanove и Diecimila;
• светодиод: 13 . Встроенный светодиод подключен к цифровому выводу 13. При высоком уровне на выводе светодиод загорается, при низком - гаснет;
• TWI: 20 (SDA) и 21 (SCL) . Поддерживают связь через TWI с помощью библиотеки Wire . Обратите внимание, что эти выводы не совпадают по расположению с аналогичными выводами на старых платах Arduino Duemilanove и Diecimila.

Arduino Mega 2560 обладает 16 аналоговыми входами, каждый из которых обеспечивает 10-битное разрешение (т.е. 1024 разных значений). По умолчанию они измеряют напряжение от 0 до 5 вольт, хотя можно изменить верхнюю границу их диапазона, используя вывод AREF и функцию analogReference() . И еще пара выводов на плате:

• AREF . Опорное напряжение для аналоговых входов. Используется совместно с analogReference() ;
• Reset . Низкий уровень на этом выводе приводит к перезагрузке микроконтроллера. Обычно используется для добавления кнопки сброса на платы расширения, закрывающей доступ к кнопке сброса на самой плате Arduino.

Связь

Плата Arduino Mega 2560 обладает рядом возможностей для связи с компьютером, с другой платой или с другими микроконтроллерами. ATmega2560 обеспечивает четыре аппаратных UART порта для последовательной связи с TTL уровнями (5 вольт). ATmega16U2 (ATmega8U2 на платах версий 1 и 2) на плате связывает один из этих UART портов с USB и обеспечивает виртуальный COM порт для связи с программным обеспечением на компьютере (Windows машинам понадобится inf-файл, машины на OSX и Linux определят плату, как COM порт, автоматически). Arduino IDE включает в себя монитор последовательного порта, который позволяет посылать и принимать от платы простые текстовые данные. Светодиоды RX и TX на плате загораются при передаче данных через микросхему ATmega8U2/ATmega16U2 и USB соединение (но не при передаче данных через выводы 0 и 1 последовательного порта).

Библиотека SoftwareSerial позволяет организовать последовательную связь через любые цифровые выводы Arduino Mega 2560.

Arduino Mega 2560 также поддерживает связь через TWI и SPI. Arduino IDE включает в себя библиотеку Wire для упрощения использования шины TWI. Для связи через SPI используется библиотека SPI .

Магазины и цены