برد آردوینو مگا Arduino Mega2560 R3

برد آردوینو مگا 2560- Arduino Mega2560 R3 بر پایه آی سی اتمگا 2560 طراحی شده است. دارای 54 پایه ورودی و خروجی دیجیتال است. در پروژه‌های صنعتی که به پردازش سرعت بالا نیاز است؛ استفاده از برد آردوینو Arduino Mega2560 توصیه می‌شود.

برد آردوینو Arduino Mega 2560 قابلیت تغذیه از آداپتور را دارد

دانلود ویدیو آموزشی کار با شیلد مولتی فانکشن آردوینو بخش 4 فاصله سنج فراصوت با SRF

برد آردوینو مگا 2560- Arduino Mega2560 R3 یک برد کامل و آماده برای استفاده از آی سی میکروکنترلر اتمگا می باشد. برد آردوینو مگا 2560- Arduino Mega2560 R3 دارای 54 پایه ورودی و خروجی دیجیتال و 16 ورودی آنالوگ می باشد. علاوه بر این روی برد آردوینو مگا 2560- Arduino Mega2560 R3 از یک کریستال یا نوسان ساز با فرکانس 16 مگا هرتز استفاده شده است. برای استفاده از این برد فقط کافی است با یک کابل USB آن را به کامپیوترتان وصل کنید.

بررسی اجمالی

برد آردوینو مگا 2560- Arduino Mega2560 R3 یک برد میکروکنترل بر اساس ATmega2560 می باشد. این برد دارای: 54 پین ورودی و خروجی دیجیتال می باشد (که 15 عدد از آن ها می توانند به عنوان خروجی های PWM استفاده شوند)، 16 ورودی آنالوگ، 4 UART یا سخت افزار پورت های سریال، یک نوسان ساز کریستال 16 مگاهرتز، یک اتصال USB، جک قدرت، یک پین هدر ICSP، و دکمه تنظیم مجدد. برد آردوینو مگا 2560- Arduino Mega2560 R3هرآنچه که برای پشتیبانی از میکروکنترل لازم است را دارا می باشد. به سادگی می تواند از طریق کابل USB به کامپیوتر متصل شود و همچنین توسط یک آداپتور AC به DC یا باتری تغذیه شود. برد آردوینو Mega با اکثر پوشش های طراحی شده برای Arduino مدل Duemilanove یا Diecimila سازگار می باشد.

آردوینوMega به برد آردوینو مگا 2560- Arduino Mega2560 R3 ارتقا یافته که جایگزین آن شده است.

برد آردوینو مگا 2560- Arduino Mega2560 R3 از تمامی بردهای قبلی متفاوت تر است از این نظر که در آن از محرکه تراشه FTDI-USB به سریال استفاده نمی شود. در عوض این ویژگی را دارد که ATmega16U2 (ATmega8U2 در بردهای نسخه 1 و نسخه 2) به عنوان مبدل USB به سریال برنامه ریزی شده است.

اصلاح دوم بردهای Mega2560 با کشیدن یک خط مقاومت 8U2 HWB به زمین، آن را بسیار آسان تر از قرار دادن در حالت DFU کرده است.

اصلاح سوم برد آردوینو مگا 2560- Arduino Mega2560 R3  دارای ویژگی های جدید زیر می باشد:

1- پین خروجی: اضافه شدن پین های SDA و SCL که نزدیک به پین های AREF هستند و دو پین جدید دیگر که نزدیک پین تنظیم مجدد می باشند. IOREF اجازه می دهد که ولتاژ ارائه شده از برد با پوشش ها سازگار شود. در آینده پوشش ها با هر دو مطابقت خواهند داشت، با بردی که از AVR و Arduino Due استفاده می کند که هر کدام به ترتیب با 5v و 3.3v قادر به عمل می باشند. در مورد دوم، یک پین غیر متصل داریم که برای اهدافی محفوط است که در آینده قصد انجام آن ها را داریم.

2- مدار پرقدرت تنظیم مجدد.

3- ATmega16U2 جایگزین 8U2.

خلاصه

تغذیه

برد آردوینو مگا 2560- Arduino Mega2560 R3می تواند توسط اتصالات USB و یا یک منبع تغذیه خارجی، قدرت بگیرد. منبع تغذیه به طور خودکار انتخاب می شود.

تغذیه خارجی به غیر از USB می تواند از یک آداپتور AC به DC و با باتری هم منشا بگیرد. آداپتور می تواند به یک پلاگین 2.1mm متصل شود (اتصال مرکز ثبت پلاگین به جک قدرت برد). فرستاده های باتری می توانند در هدر پین های Gnd و Vin از اتصال برق، وارد شوند.

برد آردوینو مگا 2560- Arduino Mega2560 R3 می تواند با یک منبع خارجی 6 تا 20 ولت کار کند. اگر با کمتر از 7v تغذیه شود، در این صورت پین 5v با کمتر از 5 ولت تامین شده و این امر ممکن است برد را ناپایدار سازد. اگر از ولتاژی بیش از 12v استفاده کنیم، امکان دارد تنظیم کننده ولتاژ بیش از حد گرم شده و به برد آسیب برسد. محدوده ولتاژی که توصیه می شود بین 12-7 ولتمی باشد.

تغذیه پین‎ها آردوینو

VIN: ولتاژ ورودی به برد Arduino هنگامی که از یک منبع قدرت خارجی استفاده می کنیم. شما می توانید از طریق این پین ولتاژ را تامین کنید و یا اگر بوسیله جک قدرت ولتاژ را تهیه می کنید، باید از طریق این پین دسترسی پیدا کنید.

5V: این پین برای ولتاژ خروجی تنظیم شده 5 ولت توسط تنظیم کننده برد، می باشد. برد همچنین می تواند توسط تغذیه جک DC، اتصال USB یا پین VIN بر روی برد، تامین شود. تامین ولتاژ از طریق پین های 5v یا 3.3 v، بدون استفاده از تنظیم کننده انجام می شود و این مسئله می تواند به برد شما آسیب جدی بزند.

3.3 V: منبع تغذیه 3.3 v توسط تنظیم کننده در برد بوجود می آید و حداکثر جریانی که تولید می کند 50 mA می باشد.

GND: پین های متصل به زمین.

IOREF: این پین در برد Arduino ولتاژ مرجعی که میکروکنترل با آن عمل می کند را تامین می کند. یک پیکربندی مناسب در پوشش می تواند ولتاژ IOREF را بخواند، و با انتخاب منبع تغذیه مناسب یا برگردانندگان ولتاژ در خروجی ها برای کار با 5v و 3.3v، سازگاز می شوند.

شماتیک و مرجع طراحی

حافطه

ATmega2560، 256 kb از فلش مموری را برای دخیره سازی کد که 8 kb آن برای bootloader استفاده می شودو 8 kb از TSRAM و 4 kb از EEPROM را اشغال می کند.

ورودی و خروجی

هر یک از 54 پین دیجیتال در برد آردوینو مگا 2560- Arduino Mega2560 R3 می توانند به هر دو صورت ورودی و خروجی باشند (با استفاده از توابع Pinmode، Digitalwrite و Digitalread). آن ها در 5v عمل می کنند. هر پین حداکثر می تواند 40 mA تامین یا دریافت کند و دارای یک مقامت داخلی ( به طورپیش فرض)، بین 20-50 KOhms می باشد. علاوه بر این برخی از پین ها دارای توابع تخصصی می باشند.

 Serial پین های (RX) یا 0 و (TX) یا 1: serial1: 19 RX و 18 TX ؛serial2: 17 RX و 16 TX؛ 15 RX و 14 TX. مورد استفاده برای دریافت و انتقال داده های سریال TTL، پین های 0 و1 به پین های مربوطه در ATMega2560 USB به تراشه Serial متصل می شوند.

Extanal Interrupt یا وقفه خارجی: 2 وقفه 0)، 3 (وقفه 1)، 18 (وقفه 5)، 19 (وقفه 4)، 20 (وقف 3) و 21 (وقفه 2). این پین ها میتوانند به گونه ای شکل بگیرند که یک وقفه را در مقدار کم، مرز بالارونده و پایین رونده و یا تغییر مقدار، رها کنند. برای جزئیات بیشتر AttachInterrupt را مشاهده نمایید.

PWM با: 2 تا 13 و 44 تا 46. خروجیPWM 8 bit را با تابع Analogwrite ارائه می دهند.

SPI با: 50 MISO ، 51  MOSI ، 52 SCK و 52 SS . این پین ها با استفاده از کتابخانه SPI،از ارتباطات آن پشتیبانی می کنند. هم چنین پین های SPI در هدر ICSP شکسته می شوند که از نظر فیزیکی با UNO، Duemilanove و Diecimila سازگاز می باشد.

LED-13: یک LED در اتصال به پین 13 وجود دارد. هنگامی که پین در مقدار بالایی قرار دارد، LED روشن، و زمانی که در مقدار پایین باشد، LED خاموش می باشد.

TWI با پین: 20(SDA) و 21 (SCL).با استفاده از کتابخانه Wire از ارتباطات TWI پشتیبانی می کند. در نظر داشته باشید که این پین ها در موقعیت های یکسانی نیستند همانطور که پین های TWI در Duemilanove یا Diecimila قرار دارند.

Mega2560 دارای 16 ورودی آنالوگ می باشد که هرکدام از آنها 10 بیت از رزولوشن را تشکیل می دهند (یعنی 1024 مقدار مختلف). به صورت پیش فرض آن ها از زمین تا اندازه گیری می شوند. هرچند که ممکن است با استفاده از پین AREF و تابع Analog reference، نقطه اوج دامنه آن تغییر کند.

دو نوع پین دیگر در برد وجود دارد:

AREF: ولتاژ مرجع برای ورودی های آنالوگ

RESET: با آوردن خط پایین سبب تنظیم مجدد میکروکنترل می شود. به طور معمول توسط دکمه تنظیم مجدد استفاده می شود که روی پوشش برد قرار دارد.

ارتباطات

برد آردوینو مگا 2560- Arduino Mega2560 R3 امکاناتی برای برقراری ارتباط با کامپیوتر، یک Arduino دیگر و یا حتی دیگر میکروکنترل ها دارد. Atmega2560،ارتباط 4 سخت افزار UART را با سریال TTL (5v) فراهم می کند. یک ATmega16U2 در کانال های برد آردوینو مگا 2560- Arduino Mega2560 R3یک بیش از USB و یک یورت com برای کامپیوتر، قرار دارد. ماشین های ویندوز یک فایل INF نیاز دارند اما ماشین های OSX و Linux برد com را خوردکار تشخیص می دهند. نرم افزار Arduino شامل یک مانیتور سریال می باشد که اجازه می دهد داده هایی متنی ساده از برد دریافت و یا ارسال شوند. LED های RX و TX هنگام انتقال داده ها توسط تراشه های ATmega8U2/ATmega16U2 و اتصال USB به کامپیوتر، روشن خواهند شد (اما نه برای ارتباط پین های 0 و 1).

کتابخانه Softwareserial به هر پین دیجیتال Mega2560 برای ارتباط سریال اجازه می دهد.

هم چنین ATmega2560 از ارتباطات SPI و TWI پشتیبانی می کند. نرم افزار Arduino شامل یک کتابخانه Wire می شود که استفاده از گذرگاه TWI را ساده می کند.

برنامه ریزی

برد آردوینو مگا 2560- Arduino Mega2560 R3 می تواند با نرم افزار Arduinoبرنامه ریزی شود.

ATmega2560 در Arduino Mega همراه با یک bootloader می باشد که به شما اجازه می دهد بدون نیاز به برنامه نویس خارجی، کد جدید را بارگذاری کنید.این ارتباط از پروتکل اصلی STK500 استفاده می کند.

شما همچنین می توانید بدون استفاده از bootloader، میکروکنترل را از طریق ICSP (برنامه نویسی سریال در مدار) برنامه ریزی کنید.

ATmega16U2 (یا 8U2 در برد های Rev1 و Rev2) در کد سیستم عامل Arduino موجود می باشد. ATmega16U2/8U2 با یک DFU bootloader بارگیری می شود که می تواند توسط موارد زیر فعال شود:

بر روی بردهای Rev1: اتصال solder jumper در پشت برد وپس از آن بازنشانی 8U2.

بر روی Rev2 و بعد از آن: یک مقاومت وجود دارد که خط 8U2/16U2 HWB را به زمین می کشاند، که قرار دادن در حالت DFU را راحت تر می کند. پس از آن شما می توانید از نرم افزار Atmel FLIP و یا برنامه نویس DFU برای بارگذاری سیستم عامل جدید استفاده کنید. همچنین می توانید از یک هدر ISP با برنامه نویس خارجی استفاده کنید.

نرم افزار خودکار تنظیم مجدد

از آنجا که مشاهده کردیم به یک فشار فیزیکی برای فشردن دکمه تنظیم مجدد لازم است، Arduinomega2560 این اجازه را می دهد که توسط یک نرم افزار درحال اجرا متصل به کامپیوتر، بتوان تنظیم مجدد را انجام داد. یکی از خطوط سخت افزار کنترل جریان (DTR) از Arduinomega8U2، اتصال به خط تنظیم مجدد Arduinomega2560 با یک خازن 100 میکروفارادی می باشد. وقتی که این خط به ثبات رسید، خط تنظیم مجدد تا حدی افت می کند که بتواند همه تراشه را در بربگیرد. نرم افزار Arduino به شما این اجازه را می دهد که به سادگی و تنها با فشردن یک دکمه در محیط Arduino، کد مورد نظر خود را آپلود کنید. بدان معنی که bootloader می تواند ایست کوتاه تری داشته باشد تا به هنگام کاهش DTR بتواند به خوبی هماهنگ با شروع آپلود باشد.

این روش راه اندازی پیامدهای دیگری هم دارد. هنگامی که Mega2560 متصل به هریک از کامپیوترهای درحال اجرا با سیستم عاملSox یا Linux باشد، هر زمان که اتصالی از طرف نرم افزار برقرار باشد، بازنشانی می شود. برای نیمه دیگر کار و یا بیشتر، bootloader در Mega2560 در حال اجرا می باشد. همچنین به گونه ای برنامه ریزی شده که از داده های نتقص چشم پوشی کند (هرچیزی در کنار آپلود کردن کد جدید). این مسئله از ارسال چند بایت اولیه از داده ها که پس از اتصال فرستاده می شوند، جلوگیری می کند. اگر در زمان ابتدای شروع برنامه درحال اجرای روی برد یکبار به پیکربندی و یا داده های دیگر برسد، مطمئن شوید نرم افزاری که ارتباط دارد، ثانیه ای پس از برقراری اتصال و قبل از ارسال داده ها، توقفی داشته باشد.

Mega2560 شامل یک مسیر است که می تواند باعث غیرفعال شدن تنظیم مجدد خودکار شود. لایه های دوطرف آن می توانند به هم لحیم شده تا سبب فعال شدن مجدد شود و برچسب آن “RESET-EN” می باشد. همچنین شما می توانید توسط اتصال یک مقاومت 110 ohm از 5v به خط تنظیم، تنظیم مجدد خودکار را غیرفعال کنید.

USB محافظت در برابر جریان

برد آردوینو مگا 2560- Arduino Mega2560 R3 دارای یک resettable polyfuse می باشد که از پورت های USB کامپیوتر شما در برابر اتصال کوتاه و جریان زیاد حفط کند. اگرچه بسیاری از کامپیوترها حفاظت داخلی خود را ارائه می دهند، فیوز هم یک لایه اضافی حفاظت را برقرار می کند. اگر بیش ار 500 میلی آمپر به پورت USB استفاده شود، فیور اتصال را تا زمانی که کوتاه و بیش از حد باشد قطع می کند.

ویژگی های فیزیکی و سازگاری پوشش

حداکثر طول و عرض Mega2560 PCB، به ترتیب 4 و 2.1 اینچ می باشد. با اتصال USB و جک قدرت، می تواند ابعاد بیشتری داشته باشد. سه حفره پیچ که روی برد قرار دارند، برای اتصال برد به یک سطح و یا یک جسم می باشند. توجه داشته باشید که فاصله پین های دیجیتال 7 و 8 باید 160 mil باشد، فاصله با دیگر پین ها هم در 100 mil مناسب است. طراحی Mega2560 به گونه ای است که بتواند با بیشتر انواع پوشش های طراحی شده برای Uno، Diecimila و Duemilanove سازگار باشد. پین های دیجیتال 0 تا 13 (وهمینطور پین های AREF و GND)، ورودی های آنالوگ 0 تا 5، قدرت هدر و همچنین هدر ICSP همگی در موقعیت یکسانی قرار دارند. به علاوه UART (پورت سریال) در مکان همان پین های 0 و 1 قرار دارد و به عنوان وقفه های خارجی (به ترتیب پین های 2 و 3) می باشند. SPI از طریق هدر ICSP در هر دو برد Mega2560 و Duemilanove/Diecimila موجود است.

سایت سازنده: Arduino