Mapping arduino mega 2560

Arduino Mega 2560: распиновка, схема подключения и программирование

Arduino Mega 2560 — 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

Для запуска платформы скачайте и установите на компьютер интегрированную среду разработки Arduino IDE.

При выборе платформы выбирайте Arduino Mega 2560.

Если всё получилось — можете смело переходить к экспериментам.

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

Имя светодиода Назначение
RX и TX Мигают при обмене данными между Arduino Mega 2560 и ПК.
L Пользовательский светодиод подключённый к 13 пину микроконтроллера. При высоком уровне светодиод включается, при низком – выключается.
ON Наличие питания на Arduino Mega.

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

Линейный понижающий регулятор напряжения 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.

Источник

Arduino Mega Tutorial – Pinout & Schematics

First of all, Why Arduino Mega 2560?

When cheaper boards are available, why go with Arduino Mega? The main reason behind this is the additional features that are inbuilt with this board. First feature is the large I/O system design with inbuilt 16 analog transducers and 54 digital transducers that supports with USART and other communication modes. Secondly, it has inbuilt RTC and other features like analog comparator, advanced timer, interrupt for controller wakeup mechanism to save more power and fast speed with 16 Mhz crystal clock to get 16 MIBS. It has more than 5 pins for Vcc and Gnd to connect other devices to Arduino Mega.

Other features include JTAG support for programming, debugging and troubleshooting. With large FLASH memory and SRAM, this board can handle large system program with ease. It is also compatible with the different type of boards like high-level signal (5V) or low-level signal (3.3V) with I/O ref pin.

Brownout and watchdog help to make the system more reliable and robust. It supports ICSP as well as USB microcontroller programming with PC.

The Arduino Mega 2560 is a replacement of the old Arduino Mega, and so in general reference, it will be called without the ‘2560’ extension. Due to the many numbers of pins, it is not usually used for common projects but you can find them in much more complex ones like Radon detectors, 3D printers, temperature sensing, IOT applications, real-time data monitoring applications etc.

Arduino Mega 2560 Specifications

Arduino Mega – Basic Features

Arduino Mega Features
Microcontroller AVR ATmega 2560 (8bit)
Power Supply 7-12V (Inbuilt Regulator for Controller)
Digital I/O Pins 54
Analog I/O Pins 16
Total Digital I/O 70 (Digital + Analog)
Clock Speed 16 MHz (Factory set to 1Mhz)
Flash Memory 128 KB
SRAM 8 KB
Communication USB (Programming with ATmega 8), ICSP (programming), SPI, I2C and USART

Arduino Mega – Advanced Features

Arduino Mega Advanced Features
Timer 2 (8bit) + 4 (16bit) = 6 timer
PWM 12 (2-16 bit)
ADC 16 (10 bit)
USART 4
Pin Change Interrupt 24

Arduino Mega 2560 is also packed with additional features like Analog Comparator, External Interrupt & Software Interrupt, Power Saving Mode, Inbuilt Temperature Sensor, RTC and more.

Arduino Mega Pinout

Power pins :

Arduino Mega Power Pins
VIN Supply voltage (7-12V)
GND Ground
5V Supply For External hardware device power supply
3.3V Supply For External low voltage hardware device power supply

Arduino Mega Pin Diagram

Controller Pins:

RESET: (Reset input) A low level on this pin for longer than the 4 clock cycle will generate a reset. Arduino Mega has inbuilt reset circuit with push button to reset system and this pin can be used by other devices to reset controller.

XTAL1,XTAL2: Crystal (16Mhz) is connected to supply clock for controller with 2 bypass capacitor to ground.

AREF: This pin is used, when we use Adc for analog to digital conversion with external reference voltage for conversion and don’t want to use internal 1.1V or 5v reference.

Digital pins (70):

Digital Pins: From 0-53(digital) and 0-15(analog) can be use as input or output for digital transducer and output devices by pinMode() for pin direction, digtalWrite() to write pin and digitalRead() to read pin status.

Application:

Output devices : Relay, LED, buzzer, LCD and others.

Input devices: digital thermistor, push button, ultrasonic sensor, joystick and others

Example:

  • Output low signal on Arduino mega board
  • Input read signal on Arduino mega board
Analog Pins (16):

Analog pins: From 0-15(analog) can be used as analog input pin for adc, if not used than it work as normal digital pin. It can be used by pinMode() for pin direction, analogRead() to read pin status and get digital value for analog signal, care must be taken for internal or external reference voltage selection and Aref pin.

Application :

Input devices: Ntc thermistor, sensors (like ldr, irled and humidity) and others

Example :

  • INPUT analog signal on Arduino mega board

Alternative Pins Function:

SPI Pins:

These pins are used for serial communication with SPI protocol for communication between 2 or more devices. SPI enable bit must be set to start communication with other devices.

Application:

Programming AVR controller, communication with others peripheral like LCD and SD card with four-line communication at high speed.

I2C Pins:

Digital pin 20 for SDA and 21 for SCK (Speed 400khz) to enable two wire communication with others devices. Function used are wire.begin() to start I2C conversion, with wire.Read() to read i2c data and wire.Write() to write i2c data.

Application:

Output devices : LCD and communication between multiple devices with two wire.

Input devices : rtc and others.

Example:

I2c master read data from slave

Wire.requestFrom(2, 1); //1byte data

PWM Pins:

Digital pin 2-13 can be used as PWM output with analogWrite() to write pwm value from 0-255.It’s alternative of DAC for low cost system to get analog signal at output by using filter.

Application:

Output devices: speed control of motor, light dimmer, pid for efficient control system.

Example:

  • OUTPUT analog signal on Arduino mega board
USART Pins :

This pin is used for serial usart communication with pc or other system for data sharing and logging. It is used with serialBegin() to set baud rate setting and start communication with serial.Println() to print array of char on other device output.

Application:

Two controller communication, pc and controller communication, debugging with usart by serial monitor.

Example:

Pinchange Interrupt Pins:

This pin is used for pin change interrupt. Enable bit of pinchange interrupt must be set with global interrupt enable.

Application :

Rotary encoder, push button based interrupt and others.

Example :

attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(1), LOW, CHANGE);

Hardware Interrupt Pins :

Digital pin 18 – 21,2,3 hardware interrupt is used for interrupt services. Hardware interrupt must be enabled with global interrupt enable to get interrupt from other devices.

Application:

Push button for ISR program, wake up controller with external devices, sensors like ultrasonic and others.

Example:

attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(1), LOW, LOW);

Arduino Mega Schematic Components:

DC Jack Power Supply :

External Supply for Arduino Mega from range 7-12 volt is given with this port. Arduino Mega R3 has a voltage regulator for 5v and 3.3v supply for Arduino controller and sensor supply.

AVR 2560 :

This is the main controller used to program and run task for the system. This is the brain of the system to control all other devices on board.

ATmega8 :

This controller is used for communication between the main controller and other devices. This controller is programmed for USB communication and serial programming features.

ICSP 1 (ATmega8) and 2 (AVR 2560):

It has features of programming using serial bus with AVR programmer using SPI communication. AVR 2560 is programmed to run the system and ATmega 8 is programmed for serial communication and programming.

Arduino Mega ICSP Pinout for ATmega 2560

Reset :

It has reset circuit with capacitor, button and resistor to reset the controller. A push button is used to get 4 cycle low signal on reset pin to get the controller in reset mode.

Crystal :

It has a crystal circuit with two capacitors and one 16 Mhz crystal for xtal pins 1 and 2 interfacing with avr 2560.

I2C :

It has features of I2C (two wire communication) with an external pull-up resistor.

USART :

It has TXD and RXD pin for serial communication with LED indicator.

Some Simple Programs to try on Arduino Mega 2560

Program 1: Blinking LED (Digital pin)

Program 2: Led Light Dimmer (PWM):

Program 3: Analog Read Voltage (Analog pin with USART) :

You may also try your own logic and implement programs for Arduino mega with basic C and Arduino function.

Источник

Mapping arduino mega 2560

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.

  • 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-TTLATmega16U2
  • 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 I 2 C, 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 I 2 C и SPI. Для упрощения использования обмена по протоколу I 2 C 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.

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 I 2 C на платформе Mega не соответствуют расположению тех же выводов (аналоговые входы 4 и 5) на Duemilanove/Diecimila.

Источник

Adblock
detector