Arduino mega 2560: процессор, распиновка, проекты

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 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 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.

Порты ввода/вывода

  • Входы/выходы общего назначения: пины – и –
    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 – и –
    Позволяет выводить аналоговые значения в виде ШИМ-сигнала. Разрядность ШИМ не меняется и установлена в 8 бит.
  • АЦП: пины –
    Позволяет представить аналоговое напряжение в цифровом виде. Разрядность АЦП не меняется и установлена в 10 бит. Диапазон входного напряжения от 0 до 5 В. При подаче большего напряжения — вы убьёте микроконтроллер.

Что такое Arduino?

Ардуино (Arduino) — специальный инструмент, позволяющий проектировать электронные устройства, имеющие более тесное взаимодействие с физической средой в сравнении с теми же ПК, фактически не выходящими за пределы виртуальной реальности.

В основе платформы лежит открытый код, а само устройство построено на печатной плате с «вшитым» в ней программным обеспечением.

Другими словами, Ардуино — небольшое устройство, обеспечивающее управление различными датчиками, системами освещения, принятия и передачи данных.

В состав Arduino входит микроконтроллер, представляющий собой собранный на одной схеме микропроцессор. Его особенность — способность выполнять простые задачи. В зависимости от модели устройство Ардуино может комплектоваться микроконтроллерами различных типов.

Существует несколько моделей плат, самые распространённые из них – UNO, Mega 2560 R3.

Не менее важная особенность печатной платы заключается в наличии 22 выводов, которые расположены по периметру изделия. Они бывают аналоговыми и цифровыми.

Особенность последних заключается в управлении с помощью только двух параметров — логической единицы или нуля. Что касается аналогового вывода, между 1 и 0 имеется много мелких участков.

Сегодня Arduino используется при создании электронных систем, способных принимать информацию с различных датчиков (цифровых и аналоговых).

Устройства на Ардуино могут работать в комплексе с ПО на компьютере или самостоятельно.

Что касается плат, их можно собрать своими руками или же приобрести готовое изделие. Программирование Arduino производится на языке Wiring.

ЧИТАЙТЕ ПО ТЕМЕ: Умный дом Xiaomi Smart Home, обзор, комплектация, подключение и настройка своими руками, сценарии.

Распиновка Arduino Mega 2560 R3

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 analogRead(). 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 analogWrite().

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 attachInterrupt().
  • AREF. Опорное напряжение для аналоговых входов. Может быть задействован функцией analogReference().
  • Reset. Формирование низкого уровня (LOW) на этом выводе приведет к перезагрузке микроконтроллера. Обычно этот вывод служит для функционирования кнопки сброса на платах расширения

Принцип работы системы

Устройство Arduino работает следующим образом. Информация, собранная с различных датчиков в доме, направляется по беспроводной сети на планшет или ПК. Далее с помощью специального софта производится обработка данных и выполнение определенной команды.

Главную функцию выполняет центральный датчик, который можно приобрести или собрать самостоятельно. Разъемы на платах являются стандартными, что значительно упрощает выбор комплектующих.

Питание

Питание Arduino производится через USB разъем или от внешнего питающего устройства. Источник напряжения определяется в автоматическом режиме.

Если выбран вариант с внешним питанием не через USB, можно подключать АКБ или блок питания (преобразователь напряжения). В последнем случае подключение производится с помощью 2,1-миллиметровго разъема с «+» на главном контакте.

Провода от АКБ подключаются к различным выводам питающего разъема — Vin и Gnd.

Для нормальной работы платформа нуждается в напряжении от 6 до 20 Вольт. Если параметр падает ниже 7 вольт, на выводе 5V может оказаться меньшее напряжение и появляется риск сбоя.

Если подавать 12 В, возможен перегрев регулятора напряжения и повреждения платы. По этой причине оптимальным уровнем является питание с помощью 7 — 12 В.

В отличие от прошлых типов плат, Arduino Mega 2560 работает без применения USB-микроконтроллера типа FTDI. Для обеспечения обмена информацией по USB применяется запрограммированный под конвертер USB-to-serial конвертер.

ПОПУЛЯРНО У ЧИТАТЕЛЕЙ: Что такое умный дом CLAP.

На Ардуино предусмотрены следующие питающие выводы:

  • 5V — используется для подачи напряжения на микроконтроллер, а также другие элементы печатной платы. Источник питания является регулируемым. Напряжение подается через USB-разъем или от вывода VIN, а также от иного источника питания 5 Вольт с возможностью регулирования.
  • VIN — применяется для подачи напряжения с внешнего источника. Вывод необходим, когда нет возможности подать напряжение через USB-разъем или другой внешний источник. При подаче напряжения на 2,1-миллиметровй разъем применяется этот вход.
  • 3V3 — вывод, напряжение на котором является следствием работы самой микросхемы FTDI. Предельный уровень потребляемого тока для этого элемента составляет 50 мА.
  • GND — заземляющие выводы.

Принципиальную схему платы в pdf формате можно посмотреть ЗДЕСЬ.

Связь

Возможности Arduino позволяют подключить группу устройств, обеспечивающих стабильную связь с ПК, а также другими элементами системы — микроконтроллерами или такими же платами Ардуино.

Модель ATmega 2560 отличается наличием 4 портов, через которые можно передавать данные для TTL и UART. Специальная микросхема ATmega 8U2 на плате передает интерфейс (один из них) через USB-разъем. В свою очередь, программы на ПК получают виртуальный COM.

  • Если на ПК установлен Linux, распознавание происходит в автоматическом режиме.
  • Если стоит Windows, потребуется дополнительный файл .inf.

С помощью утилиты мониторинга обеспечивается отправление и получение информации в текстовом формате после подключения к системе.

Мигание светодиодов TX и RX свидетельствует о передаче данных. Для последовательной отправки информации применяется специальная библиотека Software Serial.

К особенностям ATmega 2560 стоит отнести наличие интерфейсов SPI и I2C. Кроме того, в состав Ардуино входит библиотека Wire.

Автоматический (программный) сброс

Плата Mega 2560 устроена таким образом, что вам необязательно нажимать на физическую кнопку сброса перед загрузкой скетча – сброс делается при помощи ПО, которое запущено на компьютере, подключенном к Mega 2560. Одна из аппаратных линий ATmega8U2, отвечающая за управление потоками (DTR), через 100-нанофарадный конденсатор подключена к линии сброса на ATmega2560. Когда на эту линию подается значение LOW, значение на линии RESET падает настолько, что этого хватает для перезагрузки чипа. IDE Arduino использует эту возможность, чтобы позволить вам загружать новый код, просто нажав на кнопку загрузки, которая находится на панели инструментов. Это значит, что у загрузчика будет более короткий таймаут, поскольку передачу на DTR значения LOW можно привязать к началу загрузки.

Эта особенность влияет на работу Mega 2560 и в другом. Когда плата Mega 2560 подключена к компьютеру на Mac OS X или Linux, то сбрасывается каждый раз, когда программа настраивает соединение через USB.

Следующие полторы секунды на чипе ATmega2560 запускается загрузчик. Хотя он запрограммирован, чтобы игнорировать все дефектные данные (т.е. все, что не касается загрузки нового кода), он все же перехватит несколько первых байтов, отправленных на плату после открытия соединения. Поэтому, если при первом запуске скетча плата получает одноразовые настройки или другие данные, убедитесь, что программа, с которой он коммуницирует, подождала секунду перед открытием соединения и отправкой этих данных.

Кроме того, плата Mega 2560 обладает линией, обрезав которую, можно отключить автосброс. Чтобы заново его включить, нужно припаять друг к другу контактные площадки, находящиеся по обе стороны этой линии.

Подробнее об Ардуино на Atmega 2560

Начнем с внешнего вида. На изображении выше очевидно, что плата Arduino mega 2560 r3 (актуальная версия на момент написания статьи) в два раза длиннее, чем UNO. Она имеет 54 порта ввода вывода, 15 из которых могут работать, как источник ШИМ сигнала, для плавного регулирования мощности, тока, скорости, яркости, в общем, всего, что можно регулировать с помощью широтно-импульсной модуляции, плюс к этому 16 аналоговых портов могут обрабатывать сигналы с датчиков, использоваться, как цифровой выход.

Для связи между разными устройствами предусмотрено целых 4 UART интерфейса, в их роли выступают выводы 0, 1, 14-19. Один из портов направлен на USB через микроконтроллер ATmega8U2 – он здесь применен вместо привычного по младшим платам USB-TTL контроллера, а его прошивка доступна для свободного скачивания. Для связи с различными дисплеями и другими исполнительными устройствами предусмотрена SPI и I2C технологии.

Технические характеристики

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

Прошивка arduino pro mini

Прошивка arduino pro mini

Миниатюрные размеры платы не позволяют прошить ее без внешней помощи. Есть несколько способов заливки скетча в микроконтроллер:

  • Через адаптер USB в TTL;
  • Через Ардуино Уно;
  • Через SPI интерфейс с помощью любой платы ардуино с разъемом для подключения к компьютеру. 

Самым простым методом является первый.

Прошивка через адаптер USB в TTL

В продаже можно найти специальный адаптер – UART переходник. Видов таких переходников много, стоимость каждого изделия невысокая. Советуется приобретать переходники с контактами RST или DTR, они упрощают процесс прошивки. 

Для прошивки нужно подключить адаптер в Ардуино: нужно соединить земли с одного и другого устройства, Vcc – на +5В или +3,3 В (в зависимости от модели), RX – TX, TX – RX. Затем конструкцию нужно подключить к компьютеру, установить драйвер и начать прошивку. Компьютер определит, к какому порту подключена плата. Драйвер можно скачать с официального сайта. Скачанный архив нужно распаковать и установить.

Затем нужно запустить среду разработки Adruino IDE, выбрать нужную плату и номер порта и загрузить микропрограмму. Это делается следующим образом:

  • Нажать «Загрузить»;
  • Затем начнется компиляция  – появится надпись «Компиляция скетча»;

После появление надписи «Загружаем» нужно нажать на плате кнопку Reset (в переходниках с RST или DTR нажимать кнопку не нужно). 

Важно! Нажатие на Reset должно быть кратковременным. 

Скетч будет загружен в микроконтроллер. Об успешном окончании процедуры можно понять по мигающему светодиоду. 

Прошивка через Ардуино Уно

Для прошивки потребуется классическая плата Ардуино Уно в DIP корпусе. На ней должен быть специальный разъем, из которого нужно вытащить аккуратно микроконтроллер

Важно делать все действия внимательно, чтобы не погнуть ножки процессора

Проводами нужно подключить arduino pro mini к разъему. Как подключить контакты – RX-RX, TX-TX, GND-GND, 5V-VCC, RST-RST. 

После подключения можно начать стандартную загрузку скетча через Arduino IDE.

Прошивка через SPI интерфейс

Этот способ является самым неудобным и трудоемким. Прошивание платы производится в 2 этапа:

Прошивка микроконтроллера Ардуино Уно как ISP программатора; 

Настройка среды разработки и загрузка кода в Arduino Pro Mini.  

Алгоритм проведения первого этапа:

  • Запуск среды разработки Arduino IDE;
  • Открытие «Файл» – «Примеры» – «11. ArduinoISP» – «ArduinoISP»;
  • Далее «Инструменты» – «Плата» – «Ардуино уно»;
  • «Инструменты» – «Порт», и выбирается нужный номер COM порта;
  • Далее нужно произвести компиляцию и загрузить код в Ардуино Уно.

Затем обе платы нужно соединить проводниками по приведенной схеме: 5V – VCC, GND – GND, MOSI (11) – MOSI (11), MISO (12) – MISO (12), SCK (13) – SCK (13).

Теперь нужно настроить Arduino IDE для Arduino Pro Mini. Это делается следующим образом:

«Инструменты» – «Плата» – выбор нужной платы Arduino Pro Mini; 

  • В том же меню выбирается «Процессор» – выбор соответствующего процессора с нужной тактовой частотой;
  • Затем нужно установить порт, к которому подключена плата;
  • «Инструменты» – «Программатор» – Arduino as ISP;
  • Затем нужно загрузить скетч через программатор.

Важно отметить, что загрузка кода должна происходить через специальное меню «загрузить через программатор». Здесь можно запутаться, потому такой способ и неудобен

Загрузка обычным способом приведет  тому, что код зальется в Ардуино Уно. 

После проведенной загрузки перепрошить микроконтроллер через переходник больше не получится. Придется заливать новый bootloader через «записать загрузчик». 

Если при каком-либо виде загрузки прошивки возникают проблемы, нужно проверить подключение платы. 

Технические характеристики

  • Микроконтроллер – ATmega2560
  • Рабочее напряжение – 5 вольт
  • Входное напряжение (рекомендуемое) – 7-12 вольт
  • Входное напряжение (лимит) – 6-20 вольт
  • Цифровые I/O контакты – 54 (из которых 15 можно использовать для ШИМ)
  • Входные аналоговые контакты – 16 шт.
  • Максимальная сила тока на один I/O контакт – 20 миллиампер
  • Максимальная сила тока на контакт 3.3V – 50 миллиампер
  • Flash-память – 256 Кб, из которых 8 Кб используются загрузчиком
  • SRAM – 8 Кб
  • EEPROM – 4 Кб
  • Тактовая частота – 16 МГц
  • Встроенный светодиод (LED_BUILTIN) – 13-ый
  • Длина – 101,52 мм.0,00102 километр <br />1,015 метр <br />10,152 сантиметр <br />
  • Ширина – 53,3 мм.5,33e-4 километр <br />0,533 метр <br />5,33 сантиметр <br />
  • Вес – 37 грамм

С чего начать работу с Ардуино

Если вы делаете первые шаги в мире Ардуино, то советуем вам заранее приготовиться к двойному потоку знаний. Во-первых, вам придется разобраться с тем, что такое контроллер Arduino, какие устройства можно к нему подключить и как это сделать. Потребуется разобраться с основами электроники. Во-вторых, придется научиться навыкам программирования в Arduino. Для профессиональной работы нужны знания C++, для начинающих доступны многочисленные графические среды с блочным программированием. Например, mBlock или ArduBlock. При отсутствии реальной платы можно воспользоваться одним из эмуляторов ардуино.

Все это потребует и времени, и знаний, но результатом станет удивительное ощущение восторга от сделанных своими руками умных устройств

Счастья от того, что вы стали почти волшебником, приближаясь шаг за шагом к вершинам технического мастерства. Крайне важно, чтобы теория сочеталась с практикой и вы как можно быстрее переходили от чтения статей к созданию реальных устройств

ESP32 WROOM DevKit v1

Подключение периферии

  • Цифровые входы/выходы: 21 пин 1–5, 12–19, 21–23, 25–27, 32 и 33Контакты ввода-вывода общего назначения. Пины могут быть настроены на вход или на выход. Логический уровень единицы — 3,3 В, нуля — 0 В. Максимальный ток выхода — 12 мА.

  • Цифровые входы: 4 пина 34–36 и 39Контакты ввода общего назначения. Могут быть настроены только на вход.

  • ШИМ: все пины ввода-выводаПозволяет выводить аналоговые значения в виде ШИМ-сигнала с разрядность 16 бит. Максимальное количество каналов 16.

  • АЦП: 15 пинов 2, 4, 12–15, 25–27, 32–36 и 39Позволяет представить аналоговое напряжение в цифровом виде с разрядностью 12 бит.

  • ЦАП: пины 25(DAC1) и 26(DAC2)Аналоговый выход цифро-аналогового преобразователя, который позволяет формировать 8-битные уровни напряжения.

Максимальный выходной ток пина 3V3: 1 А

Подключение к IoT

1) Выбираем плату: Tools (Инструменты) -> Board(Плата) DOIT ESP32 DEVKIT V1.

2) Вставляем подготовленный код.

3) Задаем данные для подключения Wi-Fi и идентификатор своего объекта на платформе.

4) Компилируем и загружаем скетч на плату.

5) Видим появление данных на платформе.

Где купить

В России

В Китае 

Надеюсь, что данная инструкция станет полезной для всех, кто начнет работать с представленными модулями или их аналогами, поможет в выборе, а также сократит время на поиски алгоритмов подключения.

Схема, datasheet, цоколевка

Скачать техническое руководство на микроконтроллеры ATmega 640/1280/1281/2560/2561:

Datasheet ATmega640/1280/1281/2560/2561 Atmel-2549-8-bit-AVR-Microcontroller-ATmega640-1280-1281-2560-2561_datasheet.pdf
8.4 MiB 2041 Downloads

Category: Documents
Date: 20.04.2015

Скачать файлы Eagle CAD для печатной платы Mega 2560:

Mega 2560 R3 в Eagle arduino-mega2560_R3-ref-design.zip
156.2 KiB 1312 Downloads

Category: Documents
Date: 20.04.2015

Скачать принципиальную схему на Arduino Mega 2560:

Схема Mega 2560 R3 arduino-mega2560_R3-sch.pdf
47.1 KiB 2544 Downloads

Category: Documents
Date: 20.04.2015

Cхема выводов микроконтроллера ATMega2560 и их обозначение на плате Arduino:

Скачать обозначение выводов в виде архива SVG-файла:

Цоколевка м/к Mega2560 pin_mapping_mega2560.zip
17.3 KiB 1312 Downloads

Category: Documents
Date: 20.04.2015

Распиновка платы Arduino Mega 2560 (кликните на картинке, чтобы увеличить).

Работа в комплексе с другими системами

Самое первое, с чем вы можете познакомиться, даже без приобретения дополнительных устройств для разработки – это связь по последовательному порту. Он активируется по команде (скорость, например 9600). Подробно о каждой команде вы можете прочитать в обучающем разделе на официальном сайте проекта Arduino.ru. Вы можете обмениваться с компьютером информацией. Плата, в зависимости от программного кода, может вам присылать данные, а вы их, через монитор портов в Arduino IDE, можете читать.

Кроме последовательного порта, в ардуино UNO реализована поддержка таких интерфейсов:

  • I2C;
  • SPI.

Через них можно осуществлять «общение» между несколькими платами, а также подключать разную периферию: датчики и дисплеи.

Характеристики

В основе платы лежит процессор ATmega 328. Кроме него на плате находится модуль USB для связи с компьютером и прошивки. Этот модуль называется «USB-TTL преобразователь». На фирменных платах Arduino Uno для этой целей используется дополнительный микроконтроллер ATmega16U2.

Характеристики Arduino Uno R3
Микроконтроллер ATmega328
Рабочее напряжение
Напряжение питания (рекомендуемое) 7-12В
Напряжение питания (предельное) 6-20В
Цифровые входы/выходы 14 (из них 6 могут использоваться в качестве ШИМ-выходов)
Аналоговые входы 6
Максимальный ток одного вывода 40 мА
Максимальный выходной ток вывода 3.3V 50 мА
Flash-память 32 КБ (ATmega328) из которых 0.5 КБ используются загрузчиком
SRAM 2 КБ (ATmega328)
EEPROM 1 КБ (ATmega328)
Тактовая частота 16 МГц

Особенность этого чипа заключается в аппаратной поддержке USB, что позволяет организовывать связь без дополнительных преобразователей. В то время как ATmega328 не поддерживает такой функции, поэтому 16u2 выступает в роли преобразователя данных из USB в последовательный порт для МК AVR. В него залита программа для выполнения этой задачи.

Однако так происходит не всегда: в более мелких платах, таких как Arduino Nano, используют преобразователи уровней на базе различных микросхем, например FT232, CP21XX, Ch340g и подобных. Это решение является более дешевым и не требует прошивки дополнительного связывающего контроллера, как описано выше.

Внимание! Не всё так однозначно с DCcduino UNO r3 на ch340g. В ней как раз и использован более дешевый, чем в оригинале, вариант преобразователя USB-TTL.. На плате есть выход 3.3 В, он нужен для подключения периферии и некоторых датчиков, его пропускная способность по току равна 50 мА

На плате есть выход 3.3 В, он нужен для подключения периферии и некоторых датчиков, его пропускная способность по току равна 50 мА.

ATmega328 работает на частоте 16 МГц. Она фиксирована кварцевым резонатором, который вы можете, по желанию, заменить, тем самым ускорив работу Uno r3.

Важно! После замены кварцевого резонатора функции, связанные со временем, такие как Delay, не будут соответствовать введенным значениям. Это функция задержки времени, по умолчанию её аргументом является требуемое время задержки в мс

Функция прописана в библиотеках Ардуино, с учетом стандартной тактовой частоты в 16 МГц. Поэтому после замены кварца заданное время не будет соответствовать написанному. Для этого нужно либо подбирать опытным путем и устанавливать зависимости, либо править файлы библиотек.

Дополнительные платы

Итак, чтобы работать с дифференциальным входом сигма-дельта АЦП, нужен исключительно дифференциальный источник сигнала, это может быть как специальный генератор сигналов, так и буферный дифференциальный ОУ, который может преобразовывать однополярный или двухполярный сигнал в дифференциальный.

Простейшую схему можно увидеть в даташите на LT1994 или любом аналогичном дифференциальном ОУ:

Здесь отображен открытый вход (т. е

без развязки по постоянному напряжению) и согласовано сопротивление обоих входов ОУ (на положительном входе ОУ 402 Ом на общий и на отрицательном входе 374 Ом + (50 * 54,9/(50 + 54,9)) ~ 400,17 Ом), что очень важно для минимизации искажений и сдвига Vocm

Я собрал аналогичную схему (с этим ОУ), только с другими номиналами, в отсутствие сигнала на входе и выходах, а также Vocm вход подключён к выходу Vref 1986ВЕ4 для согласования уровней смещения, можно видеть следующее:

  • CH1 (жёлтый) — это вход, как видно, есть небольшое смещение относительно нуля.
  • CH2 (голубой) — это положительный выход ОУ.
  • CH3 (фиолетовый) — это отрицательный выход ОУ.

Как можно видеть, выходы ОУ равны по постоянному напряжению и также равны напряжению смещения, подаваемому на вход Vocm (+1,2 В).

При подаче синусоиды 200 Гц на вход выходы работают в противофазе:

Выглядит плата для проверки так:

Это слайд-шоу требует JavaScript.

Также есть дисплей с IPS матрицей 240*240 на контроллере ST7789, у меня версия, что управляется только по SPI, — этого вполне хватит для теста. Подключение у него крайне простое (часть схемы с отладочной платы от Waveshare):

Подсветку я подключил просто напрямую к питанию — всегда включена, что самое приятное — здесь не требуется никаких повышающих DC-DC для подсветки и всё можно питать от +3.3 В. Выглядит это так:

Ну что же, двух дополнительных плат вполне хватит для теста (подключение USB-UART переходника не считается):

Переходим к написанию прошивки!

Идеи проектов на основе 2560

В отличие от своих собратьев, данный МК имеет достаточные характеристики, чтобы реализовать то, что ещё вчера казалось невозможным сделать на подобной плате. Так, из интересных проектов, стоит отметить поддерживаемый правительством РФ Mega Server, идея которого в использовании данных контроллеров в качестве основы для сервера веб-ресурсов.

Естественно, проект предполагает серьезные ограничения по памяти, из-за того, что единственным её расширением являются SD-карты, а Ethernet поддерживает лишь 32 ГБ. Но, учитывая размеры конечного сервера, данные характеристики не кажутся столь значимыми.

В целом, ничего особенного и новаторского в продукте нет, ведь он предоставляет лишь front-end технологии веба, для которых достаточно отправить соответствующие файлы на клиент, а браузер уже сам скомпилирует конечный продукт. Соответственно, никакими препроцессорами и интерпретаторами заморачиваться не нужно, что серьёзно упрощает задачу для разработчиков.

Но, тем не менее, возможность поместить ваш сервер в карман и запустить его с любого места доступа в интернет – уже поражает, а также позволяет взглянуть на проблему размеров мейнфреймов под другим углом.

Но это не единственные проекты, которые можно реализовать на плате. Однако остальное большинство можно разделить на:

  1. Стандартный для Ардуино умный дом.
  2. Автоматизированная котельная.
  3. Робот-бармен. Это один из интереснейших проектов, прогремевших в сети на днях. Все исходники доступны бесплатно, а соответственно, никто не мешает вам повторить опыт самостоятельно.

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.

Arduino mega 2560 описание выводов

Как уже говорилось ранее, мозгом Arduino Mega является ATmega2560. Благодаря ATmega2560 и связанному с ним кварцевому генератору, Мега обладает тактовой частотой 16 МГц, а также 256 КБ флэш-памяти, 8 КБ SRAM и 4 КБ EEPROM. Mega имеет 54 цифровых вывода, 15 из которых возможно использовать в качестве широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Также 16 аналоговых выводов, что практически в четыре раза больше, чем у его младшего брата, Uno.

Элементы платы

Микроконтроллер ATmega2560.
Это основной контроллер, используемый для программирования и запуска задачи системы. ATmega2560 — мозг Меги, необходимый для управления всеми другими устройствами на борту.

Микроконтроллер ATmega16U2.
Этот контроллер используется для связи между главным контроллером ATmega2560 и USB-портом.

Световая индикация.
Светодиоды RX и TX. Эти светодиоды визуально отображают процесс обмена данными между платой и компьютером.L — встроенный светодиод, подключённый к 13 выводу микроконтроллера. При выходе с этого вывода 5 вольт (HIGH-высоки уровень сигнала) светодиод горит, если же сигнал низкого уровня 0 вольт (LOW) светодиод гаснет.

ON Индикатор питания.
Загорается при подаче питания на плату.

USB.
USB Type-B используется для питания и подключения платы Mega 2560 к ПК. Подключение к ПК используется для прошивки микроконтроллера.

Разъём Power jack.
Разъём для подключения блока питания постоянного тока с напряжением от 7 В до 12 В.

Кнопка сброса (Reset)
Аналог кнопки RESET ПК. Служит для перезапуска микроконтроллера.

Разъёмы ICSP, ICSP1.
Разъёмы имеют функцию программирования с использованием последовательной шины с помощью программатора AVR. ATmega2560 запрограммирован для запуска системы через ICSP, а ATmega16U2 через ICSP1 — для последовательной связи и программирования. Это значит, что в случае повреждения прошивок этих микроконтроллеров мы не сможем через usb залить программный код. В то же время эти два разъёма позволяют восстановить прошивки.

Arduino Mega, SPI интерфейс.
Через разъём ICSP с помощью библиотеки SPI можно осуществить подключение периферийных устройств через интерфейс SPI. Также контакты SPI продублированы на цифровых пинах платы: 50(MISO), 51(MOSI), 52(SCK) и 53(SS).

У Ардуино Мега 2560 распиновка выполнена как на картинке ниже.

Распиновка Arduino Mega 2560

Пины питания

VIN: Пин для подключения источника питания 7–12 вольт, например, аккумулятор. Так же контакты VIN можно использовать как источник питания, когда плата запитана через Power jack

Напряжение на VIN будет равно напряжению на Power jack.5V: Пин с выходом 5 В и максимальным током 800 мА.3.3V: Пин с выходом 3,3 В и максимальным током 150 мА.
Использовать пины 5V и 3.3V в качестве питания нужно осторожно. Подключение более мощной нагрузки, чем выдают пины неизбежно приведёт к повреждению микроконтроллера.GND: Выводы заземления.IOREF: Контакт информирует платы расширения о номинале рабочего напряжения микроконтроллера

В зависимости от напряжения, плата расширения переключается на необходимый источник питания, либо включает в работу преобразователи напряжения.AREF: Входной пин используется для подключения опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя (АЦП).

Цифровые входы/выходы: пины 0–53

Максимальное входное/выходное напряжение 5 вольт. Максимальный ток выхода — 40 мА. У каждого контакта есть подтягивающий резистор. По умолчанию он выключен, при необходимости включается программно.ШИМ: контакты 2–13 и 44–46
Используется для плавного регулирования мощности. Например, для диммирования источника света или управления скоростью вращения двигателя.