Arduino Mega 2560 Rev3 — Характеристики, распиновка, драйвера, описание платы

Arduino Mega 2560 — это расширенная версия Arduino Uno построена на микроконтроллере ATmega2560, имеет больше контактов — 54 цифровых входа/выходов (14 из которых могут использоваться как выходы ШИМ), 16 аналоговых входов, большее количество аппаратных serial-портов — 4 последовательных порта UART, кварцевый генератор 16 МГц, USB коннектор, разъем питания, разъем ICSP и кнопка перезагрузки.

Для работы с Mega 2560 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 Arduino Uno или Duemilanove.

Arduino Mega 2560 Rev3 — это последняя модель, пришедшая на смену предыдущим Arduino Mega 2560 и Mega 1280. Версия Rev3 включает в себя чип Atmega16U2 (в версиях Rev1 и Rev2 Atmega8U2) с программной прошивкой конвертера «USB-последовательный порт», вместо используемых в более ранних версиях микросхем FTDI. Микроконтроллер ATmega16u2 позволяет использовать контроллер Arduino Mega2560 как USB HID устройство. При перепрошивке этого микроконтроллера контроллер можно использовать как клавиатуру, мышь или игровой джойстик.

Характеристики Arduino Mega 2560

Микроконтроллер	ATmega2560
Рабочее напряжение	5В
Напряжение питания (рекомендуемое)	7-12В
Напряжение питания (предельное)	6-20В
Цифровые входы/выходы	54 (14 из которых могут работат также как выходы ШИМ)
Аналоговые входы	16
ШИМ (PWM) пины	14
Постоянный ток через вход/выход	40 мА
Максимальный выходной ток вывода 3.3V	50 мА
Flash-память	256 KB (из которых 8 КB используются для загрузчика)
SRAM/ОЗУ	8 KB
EEPROM	4 KB
Тактовая частота	16 МГц
Встроенный светодиод	13
Длина	101.6 мм
Ширина	53.4 мм
Вес	25 г

Принципиальная схема

Arduino Mega 2560 CH340G

Данная плата обладает всеми свойствами классической платы Arduino Mega 2560 Rev3. Основные отличия от оригинала связаны с тем, что для уменьшения стоимости платы применяется USB мост выполнен на бюджетной микросхеме CH340G. Все элементы внешних подключений, в том числе имена портов, на этой плате полностью соответствуют принципиальной схеме оригинальной платы.

Для микросхемы USB-моста CH340G на компьютер необходимо установить драйверы, которые можно скачать здесь.

Принципиальная схема

Описание элементов платы Arduino Mega 2560

• Микроконтроллер ATmega2560 — Сердцем платформы Arduino Mega 2560 является 8-битный микроконтроллер семейства AVR — ATmega2560. Он предоставляет 256 КБ флеш-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. Прошивка микросхемы 16U2 использует стандартные драйвера USB-COM — установка внешних драйверов не требуется.
• Порты ввода/вывода
• Светодиодная индикация
  • RX и TX — Мигают при обмене данными между Arduino Mega 2560 и ПК.
  • L — Светодиод вывода 13. При задании значения HIGH светодиод включается, при LOW – выключается.
  • ON — Наличие питания на Arduino Mega 2560.
• Разъём USB Type-B — Разъём USB Type-B предназначен для прошивки платформы Arduino Mega 2560 с помощью компьютера.
• Разъём для внешнего питания — Разъём для подключения внешнего питания от 7 В до 12 В.
• ICSP-разъём для ATmega2560 — 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).
• ICSP-разъём для ATmega16U2 — ICSP-разъём для внутрисхемного программирования микроконтроллера ATmega16U2.

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.
• ШИМ: пины 2-13 и 44-46
  Позволяют выводить 8-битные аналоговые значения в виде ШИМ-сигнала.
• АЦП: пины A0–A16
  16 аналоговых входов, каждый из которых может представить аналоговое напряжение в виде 10-битного числа (1024 значений). Разрядность АЦП — 10 бит.
• TWI/I²C: пины 20(SDA) и 21(SCL)
  Для общения с периферией по синхронному протоколу, через 2 провода. Для работы используйте библиотеку Wire.
• SPI: пины 50(MISO), 51(MOSI), 52(SCK) и 53(SS).
  Пины коммутации по интерфейсу SPI (используйте библиотеку SPI).
• UART:
  • Serial: пины 0(RX) и 1(TX);
  • Serial1: пины 19(RX) и 18(TX);
  • Serial2: пины 17(RX) и 16(TX);
  • Serial3: пины 15(RX) и 14(TX).

  Эти выводы используются для получения (RX) и передачи (TX) данных по последовательному интерфейсу. Выводы 0(RX) и 1(TX) соединены с соответствующими выводами микросхемы ATmega16U2, выполняющей роль преобразователя USB-UART.

 

Описание пинов Arduino Mega 2560

Цифровые пины платы Mega

Пины с номерами от 0 до 53 являются цифровыми. Это означает, что вы можете считывать и подавать на них только два вида сигналов: HIGH и LOW. С помощью ШИМ также можно использовать цифровые порты для управления мощностью подключенных устройств.

Пин	Адресация	Специальное назначение	ШИМ
0	0	RX (Serial)
1	1	TX (Serial)
2	2	Вход для прерываний 0	ШИМ
3	3	Вход для прерываний 1	ШИМ
4	4		ШИМ
5	5		ШИМ
6	6		ШИМ
7	7		ШИМ
8	8		ШИМ
9	9		ШИМ
10	10		ШИМ
11	11		ШИМ
12	12		ШИМ
13	13	Встроенный светодиод	ШИМ
14	14	TX (Serial3)
15	15	RX (Serial3)
16	16	TX (Serial2)
17	17	RX (Serial2)
18	18	TX (Serial1) Вход для прерываний 5
19	19	RX(Serial1) Вход для прерываний 4
20	20	I2C SDA Вход для прерываний 3
21	21	I2C SCL Вход для прерываний 2
22-43	22-43
44	44		ШИМ
45	45		ШИМ
46	46		ШИМ
47	47
48	48
49	49
50	50	MISO
51	51	MOSI
52	52	SCK
53	53	SCL

Аналоговые пины платы

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().

Пин	Адресация	Специальное назначение
A0	A0 или 54
A1	A1 или 55
A2	A2 или 56
A3	A3 или 57
A4	A4 или 58	TCK
A5	A5 или 59	TMS
A6	A6 или 60	TDO
A7	A7 или 61	TDI
A8	A8 или 62	PCINT16
A9	A9 или 63	PCINT17
A10	A10 или 64	PCINT18
A11	A11 или 65	PCINT19
A12	A12 или 66	PCINT20
A13	A13 или 67	PCINT21
A14	A14 или 68	PCINT22
A15	A15 или 69	PCINT23

Дополнительные пины на плате

• 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.

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.
• 3.3V: 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.

Питание Arduino Mega 2560

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.

Установка драйверов

Если вы использовали установщик, Windows — от XP до 10 — автоматически установит драйверы, как только вы подключите свою плату. Если вы загрузили и распаковали Zip архив или по какой-то причине плата неправильно распознана, выполните приведенную ниже процедуру.

• Нажмите на меню «Пуск» и откройте панель управления.
• Перейдите в раздел «Система и безопасность» (System and Security). Затем нажмите «Система» (System). Затем откройте диспетчер устройств (Device manager).
• Посмотрите под Порты (COM и LPT) (Ports (COM & LPT)). Вы должны увидеть открытый порт с именем «USB Serial Device». Если раздел COM и LPT отсутствует, просмотрите раздел «Другие устройства», «Неизвестное устройство».
• Щелкните правой кнопкой мыши по порту USB Serial Device и выберите опцию «Обновить драйверы…».
• Затем выберите опцию «Выполнить поиск драйверов на этом компьютере».
• Наконец, найдите файл драйвера с именем «arduino.inf», который находится в папке «Drivers» программы Arduino (а не подкаталог «FTDI USB Drivers»).
• После этого Windows завершит установку драйвера.

Выбор платы и порта

Откройте Arduino IDE. Из меню Инструменты>Плата выбирается Arduino/Genuino Mega or Mega 2560.

Выберите процессор/микроконтроллер платы, обычно это ATmega2560. Из меню Инструменты>Процессор выбирается ATmega2560 (Mega 2560).

Выберите последовательное устройство платы в меню Инструменты>Порт. Скорее всего, это COM3 (Arduino/Genuino Mega or Mega 2560) или выше (COM1 и COM2 обычно зарезервированы). Чтобы узнать, вы можете отключить свою плату и повторно открыть меню; запись, которая исчезает, должна быть Arduino или Genuino Mega. Подсоедините плату и выберите этот последовательный порт.

Если у вас модель Arduino Mega 2560 CH340G, то лучше использовать программатор Arduino as ISP.
Имеется возможность не использовать загрузчик и запрограммировать микроконтроллер через выводы ICSP (внутрисхемное программирование).

Материалы

arduino-mega2560-schematic.pdf
arduino-mega2560_R3-sch.pdf
MEGA-CH340G.pdf
arduino-mega-schematic.pdf
ArduinoBoardMega2560

Купить Arduino Mega 2560 на AliExpress