Описание микроконтроллера Arduino Mega 2560

Arduino — название торговой марки программно-аппаратного комплекса для построения систем автоматики профессионалами и начинающими энтузиастами. Платформа Arduino Mega 2560 удобна для быстрой разработки устройств электроники. Она популярна благодаря простому языку программирования и открытой архитектуре. Ей не нужен программатор, поскольку весь обмен происходит через разъем USB.

Ардуино мега 2560

Описание ардуино на atmega 2560

Основу контроллера «Ардуино 2560» составляет микросхема ATmega2560. Помимо нее, на плате размещено все необходимое для работы с контроллером:

  • 54 входа/выхода цифрового сигнала, из которых 15 являются выходами команд ШИМ;
  • на плате 16 аналоговых входов;
  • разъем питания;
  • 4 разъема последовательного интерфейса UART serial device;
  • кварцевый осциллятор с частотой 16 МГц;
  • 1 разъем мини-USB;
  • 1 разъем ICSP для программирования контроллера;
  • добавлен пин SCL;
  • кнопка сброса установок.

Подача питания может осуществляться от разных источников:

  • AC/DC-адаптер;
  • батарейки;
  • через кабель USB.

Контроллер Arduino Mega совместим с другими платами расширения, разработанными для Arduino Duemilanove либо Diecimila.

Элементы платы

Технические характеристики

Микроконтроллер «Ардуино Мега 2560» обладает следующими характеристиками:

  • управляющая микросхема ATmega2560;
  • рабочая частота генератора — 16 мГц;
  • напряжение питания — 5 В;
  • допустимый диапазон входного напряжения питания — 5-20 В;
  • рекомендуемое напряжение питания — 7-12 В;
  • максимальный ток нагрузки каждого выхода — 40 мА;
  • число цифровых входов/выходов — 54;
  • количество цифровых входов/выходов с ШИМ 15;
  • аналоговых входов — 16;
  • размер Flash-памяти — 256 КБ, из которых 8 заняты загрузчиком;
  • память SRAM — 8 КБ;
  • объем EEPROM — 4 КБ.

Версия Arduino Mega 2560 Pro обладает меньшими размерами.

Схема распиновки

Рабочее напряжение цифровых входов и pinout составляет 5 В. Они подключены к питающей шине через подтягивающий резистор.

Распиновка платы

Назначение пинов контроллера Arduino Mega 2650:

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

Все аналоговые пины платы являются входами. Подаваемое напряжение не должно превышать 5 В.

Цифровой сигнал АЦП меняется в диапазоне от 0 до 1024, что задает точность измерения аналогового сигнала в 0,005 В, производимое функцией analogRead().

Коротко о чипе

Микросхема ATmega2560 представляет 8-разрядное AVR-устройство с 256K ISP Flash-памяти, содержимое которой может изменяться стандартным программатором через последовательный порт или программой, запущенной кодом AVR-ядра.

Чип выполнен на основе AVR-ядра с применением RISC-архитектуры.

Это позволило ATmega2560 за один цикл достичь 1 млн операций в секунду при частоте 1 МГц.

Схема распиновки процессора

Микросхема ATmega2560 производится в пластиковом корпусе QFN/MLF с 64 выводами.

Распиновка чипа:

пин значение пин значение пин значение пин значение
1 C0B PG5 17 INT7 PB7 33 PG0 WR 49 PA2 AD2
2 INT0 PE0 18 SC2 PG3 34 PG1 RD 50 PA1 AD1
3 INT1 PE1 19 SC1 PG4 35 PC0 A8 51 PA0 AD0
4 INT2 PE2 20 RESET 36 PC1 A9 52 VCC
5 INT3 PE3 21 VCC 37 PC2 A10 53 GND
6 INT4 PE4 22 GND 38 PC3 A11 54 PF0 ADC7
7 INT5 PE5 23 XTAL2 39 PC4 A12 55 PF0 ADC6
8 INT6 PE6 24 XTAL1 40 PC5 A13 56 PF0 ADC5
9 INT7 PE7 25 SLC PD0 41 PC6 A14 57 PF0 ADC4
10 INT0 PB0 26 SDA PD1 42 PC7 A15 58 PF0 ADC3
11 INT1 PB1 27 RD1 PD2 43 PG2 ALE 59 PF0 ADC2
12 INT2 PB2 28 TX1 PD3 44 PA7 AD7 60 PF0 ADC1
13 INT3 PB3 29 CP1 PD4 45 PA6 AD6 61 PF0 ADC0
14 INT4 PB4 30 CK1 PD5 46 PA5 AD5 62 AREF
15 INT5 PB5 31 T1 PD6 47 PA4 AD4 63 GND
16 INT6 PB6 32 T0 PD7 48 PA3 AD3 64 AVCC

Контакт AREF служит для подачи образцового напряжения, относительно которого работают АЦП. Его стабильность определяет точность показаний всех преобразователей аналогового сигнала.

Распиновка процессора

Возможности микроконтроллера

Применение Arduino Mega 2560 r3 оправдано в проектах, которым не хватает возможностей стандартных Arduino Uno. В 2560 максимально расширен перечень доступных интерфейсов и увеличено число пинов. Arduino Mega получила больше всего встроенной памяти среди контроллеров производителя. Еще одной возможностью платы является применение микроконтроллера ATmega16U2 (ATmega8U2 для версий R1 и R2) для преобразования интерфейса USB в UART.

Четыре приемопередатчика последовательного типа обеспечивают связь нескольких контроллеров между собой или с компьютером.

В плате 2560 реализована защита интерфейса от перегрузок USB board с помощью восстанавливаемого предохранителя. Она служит дополнительным барьером, несмотря на собственную защиту в компьютерах. При токе нагрузки свыше 500 мА происходит автоматическое срабатывание предохранителя. «Ардуино Мега Сенсор Шилд» позволяет подключать к плате экраны, дисплеи, различные модули для ЧПУ. В контроллере введен интерфейс SPI.

Преимущества и недостатки ATmega 2560

К достоинствам ATmega 2560 относятся:

  • гибкость управляющих алгоритмов без изменения аппаратной части блока;
  • большой диапазон частот обрабатываемых сигналов;
  • малые размеры и вес блока;
  • удобство и простота замены блоков;
  • надежность чипов;
  • множество точек диагностики аналоговой и цифровой частей;
  • возможность оперативного изменения алгоритмов работы в аварийных ситуациях;
  • отсутствие дрейфа параметров, присущего исключительно аналоговой аппаратуре.

Недостатки цифровых систем на основе ATmega 2560:

  • необходимость использования большого числа ЦАП и АЦП (цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи);
  • увеличение времени реакции системы из-за многократного преобразования сигнала;
  • трудность прямого переноса аналоговых алгоритмов на цифровую систему;
  • увеличение сроков и стоимости разработки программного обеспечения, реализующего управляющие алгоритмы;
  • повышенные требования ко времени преобразования сигнала в ЦАП и АЦП;
  • усложнение технологии производства аппаратуры;
  • рост требований к разрядности и быстродействию цифрового вычислителя;
  • влияние качества разработанного программного обеспечения на бесперебойную и безошибочную работу всей системы управления.
Ссылка на основную публикацию