Главная → Гаджеты → Как сделать умный дом на Arduino своими руками. Настройка плат Arduino при первом подключении к ПК Arduino mega 2560 прерывания

Как сделать умный дом на Arduino своими руками. Настройка плат Arduino при первом подключении к ПК Arduino mega 2560 прерывания

Здравствуйте, товарищи.

Темы с косяками RAMPS"a выскакивают постоянно. Решений этих косяков много, но все раскидано по комментариям и форумам. В процессе сбора и применения этих сведений было убито: Ардуина 1 шт, Рампс 1шт, транзисторы с десяток. Итогом моих мучений стало то, что я уже пол года не заглядывал в отсек электроники по причине отказа чего либо.

Как Вы уже поняли речь пойдет о распространенном наборе из Arduino Mega 2560 + Ramps 1.4. Наверное, самый распространенный и, точно, самый доступный комплект электроники для 3д принтера.

В посте я по пунктам распишу что я сделал у себя с описанием как это сделать. Следовать ли этим пунктам(всем или некоторым) решать Вам. Так же я не несу ответственности если Вы что то там у себя спалите. Так же предупреждаю, что я не электронщик, все здесь описанное не мной изобретено. Я просто хочу скомпоновать наиболее, на мой взгляд, удачные и необходимые переделки.

Итак начнем.

1. Первое что я рекомендую сделать это выкинуть зеленый коннектор с РАМПСа. Если Вы последуете дальнейшим советам, он будет не нужен. Но даже если нет, просто выкиньте его и припаяйте на его место провода. Этот коннектор слишком слаб для токов, необходимых для питания стола. Со временем он оплавиться, что приведет к печальным последствиям.

Если Вы будете переделывать питание стола по инструкции в пункте 3, то Вам необходимо вместо зеленого разъема припаять только два провода. На плате под разъемом контакты питания пронумерованы. Контакт под номером 4 это минус. Под номером 3 - плюс. Припаиваем к ним провода и подключаем к блоку питания.

2. Убрать диод Д1 с РАМПСа. Это отделит питание РАМПСа, а соответственно двигателей, драйверов и всего остального от питания Ардуины. Для чего это нужно будет понятно из следующих пунктов.

3. Теперь, наверное, самый важный и нужный пункт. Вопросы по нему всплывают не реже раза в месяц. Организация нормального питания стола.

Что понадобиться:

В первую очередь нужен нормальный силовой транзистор. Те что ставят китайцы подходят плохо, хоть и работают. Модели транзисторов, которые подходят: IRL 3705n, IRL2203n, IRL3803, IRL2505. Выбираете что есть в ваших радиотоварах самое дешевое(цена от 30 до 100р обычно), если нет ничего из этого, поищите аналоги в гугле их много. Параметры должны быть следующие: ток стока от 30А, чем выше тем лучше, напряжение исток-сток от 25В, напряжение затвора 4.5В, корпус TO220AB. Я понимаю, что матерые электронщики накинуться на меня с криками, что это далеко не все важные параметры, но я подбирал именно по ним и у меня все работает, так зачем мне лезть в дебри?

Провода. Я использую китайские провода 14AWG. Их хватает и они не греются. Поищите табличку соответствия с нашими сечениями в гугле.

Паяльник от 60 Ватт. РАМПС довольно тяжело паять, точнее выпаивать из него. Так что потренируйтесь на старой материке.

Алюминиевый радиатор. Размеры от 20х20х20мм и выше. Можно обойтись без него, об этом ниже.

Всякая мелочевка для пайки, припой, флюс, термоусадка и т.д. Если не знаете что это, лучше не беритесь.

Теперь непосредственно к процессу:

Первое что нужно сделать - выпаять родной транзистор питания стола.

Он нам больше не понадобиться. Можно конечно использовать и его, но он будет сильно греться даже на радиаторе, поэтому проще купить за 50р нормальный транзистор.

Теперь вместо ножки, которая расположена ближе к большим оранжевым предохранителям нужно впаять либо проводок(можно любой тонкий провод) либо, как сделал я, штырек как те, что расположены по краям РАМПСа. Взять его можно с любой старой материнской платы(да много где они используются). Я припаял именно штырек, что бы можно было в любой момент отключить его не парясь с пайкой РАМПСа.

С РАМПСом мы пока закончили. Приступим к транзистору.

Подключается все довольно просто.

От левой ноги(затвор) провод подключает к РАМПСу, к тому самому штырьку. Разъем для таких контактов у нас продается под именем BLS-01.

Центральная нога(сток) подключается к одному из контактов стола(полярность для стола не важна).

Правая нога(исток) подключается напрямую к МИНУСУ блока питания.

Все провода аккуратно припаиваем и изолируем термоусадкой.

От второго контакта стола провод подключается напрямую к ПЛЮСУ блока питания. Обращаю самое пристальное внимание на полярность подключения. Столу пофигу куда вы подключите плюс и минус, а вот транзистору нет. Транзистор должен висеть на минусовой линии.

Теперь осталось прикрутить или приклеить транзистор к радиатору. Я сделал проще, прикрутил транзистор через термопасту прямо к корпусу блока питания в штатное отверстие. Благо корпус БП алюминиевый. Теперь транзистор всегда холодный.

В результате данной переделки, мы пустили питание стола в обход РАМПСа. С РАМПСа идет только сигнал на затвор транзистора. Питание остальной электроники(кроме Ардуины) по прежнему идет через РАМПс по тем проводам, которые мы припаяли в пункте 1. Учтите, что минусовой провод от РАМПСа и провод с правой ноги(истока) транзистора должны быть подключены к одному и тому же минусовому контакту блока питания.

4. Теперь поговорим о питании Ардуины. В пункте 2 я рекомендовал разделить питание Ардуины и РАМПСа. Этому есть две причины.

Во-первых, 12 Вольт для преобразователя Ардуины много, это его предельное значение и при таком напряжении он не слабо греется и может сгореть. Особенно если Вы подключите дополнительные потребители, например дисплей.

Во-вторых, это позволит поднять напряжение питания РАМПСа выше 12 Вольт.

Для чего поднимать напряжение питания РАМПСа. Причина одна - ускорить нагрев стола. На 12В стол греется довольно долго. Время зависит от конкретного экземпляра, а точнее от его сопротивления. Оно может доходить до 15 минут, что очень долго. Есть, конечно, вариант с переделкой стола на более низкое сопротивление, но, на мой взгляд, проще подкрутить напряжение на БП. Я на своем БП выставил напряжение 15В. При этом у меня стоит стандартный 12В нагреватель на хотенде и стол подключен по 12В схеме. Стол до 100 градусов нагревается за 4-5 минут без всякого утепления. Единственное что мне пришлось сделать, это прогнать PID тест по команде M303, что бы выровнять температуру хотенда. Несмотря на повышенное напряжение питания нагревателя хотенда, температура держится в пределах +-0.5 градусов от заданной.

Как же организовать питание Ардуины? Есть два варианта.

Первый, питать его от USB. Самый простой и неудобный. Я довольно долго пользовался принтером именно так. Если печатать с компьютера, не подключать дополнительное оборудование к Ардуине(серву, дисплей), то вполне рабочий вариант. О минусах такого подключения, думаю, рассказывать не стоит.

Второй вариант, DC-DC понижающий преобразователь напряжения. Вот такой.

Стоит копейки.Подключается очень просто. На контакты IN подается питание с БП, с контактов OUT подается питание на круглый разъем Ардуины. Предварительно нужно выставить напряжение, выдаваемое преобразователем на 7-9 Вольт. Это оптимальное напряжение для Ардуиновского родного преобразователя. Для бОльшей надежности и экономии пространства, я выпаял круглый разъем с Ардуины и припаял провода от преобразователя напрямую к плате. Теперь, при подключении дисплея с кардридером, принтер становиться автономным от компьютера.

5. Последний пункт. Вентиляторы охлаждения хотенда и электроники. Обычно вентиляторы подключаются к РАМПСу, но в связи с тем, что мы подняли напряжение, то вентиляторы стали работать с перегрузкой. Мало того, что это снижает их срок службы, они еще и адски громкими стали. Решение простое. Еще один преобразователь из пункта 4 подключенный к БП. Такое подключение еще и позволяет регулировать скорость вращения вентиляторов и подобрать ее так, что бы и не слишком громко было и хватало для охлаждения.

Но это временное решение, т.к. недавно увидел тут статью про вот такой модуль. Заказал, буду подключать вентиляторы через него.

На этом все. Надеюсь статья будет полезна.

Arduino Mega построена на микроконтроллере ATmega2560 (). Плата имеет 54 цифровых входа/выходов (14 из которых могут использоваться как выходы ШИМ), 16 аналоговых входов,4 последовательных порта UART, кварцевый генератор 16 МГц, USB коннектор, разъем питания, разъем ICSP и кнопка перезагрузки. Для работы 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 или Duemilanove .

Схема и исходные данные

Краткие характеристики

Микроконтроллер	ATmega2560
Рабочее напряжение	5В
Входное напряжение (рекомендуемое)	7-12В
Входное напряжение (предельное)	6-20В
Цифровые Входы/Выходы	54 (14 из которых могут работат также как выходы ШИМ)
Аналоговые входы	16
Постоянный ток через вход/выход	40 mA
Постоянный ток для вывода 3.3 В	50 mA
Флеш-память	256 KB (из которых 8 КB используются для загрузчика)
ОЗУ	8 KB
Энергонезависимая память	4 KB
Тактовая частота	16MHz

Питание

Arduino Mega может получать питание как через подключение по USB, так и от внешнего источника питания. Источник питания выбирается автоматически.

Внешнее питание (не USB) может подаваться через преобразователь напряжения AC/DC (блок питания) или аккумуляторной батареей. Преобразователь напряжения подключается посредством разъема 2.1 мм с положительным полюсом на центральном контакте. Провода от батареи подключаются к выводам Gnd и Vin разъема питания (POWER).

Платформа может работать при внешнем питании от 6 В до 20 В. При напряжении питания ниже 7 В, вывод 5V может выдавать менее 5 В, при этом платформа может работать нестабильно. При использовании напряжения выше 12 В регулятор напряжения может перегреться и повредить плату. Рекомендуемый диапазон от 7 В до 12 В.

Плата Mega2560, в отличие от предыдущих версий плат, не использует FTDI USB микроконтроллер. Для обмена данными по USB используется микроконтроллер Atmega8U2, запрограммированный как конвертер USB-to-serial.

Выводы питания:

VIN . Вход используется для подачи питания от внешнего источника (в отсутствие 5 В от разъема USB или другого регулируемого источника питания). Подача напряжения питания происходит через данный вывод. Если питание подается на разьем 2.1mm, то на этот вход можно запитаться.
5V . Регулируемый источник напряжения, используемый для питания микроконтроллера и компонентов на плате. Питание может подаваться от вывода VIN через регулятор напряжения, или от разъема USB, или другого регулируемого источника напряжения 5 В.
3V3. Напряжение на выводе 3.3 В генерируемое микросхемой FTDI на платформе. Максимальное потребление тока 50 мА.
GND. Выводы заземления.

Память

Микроконтроллер ATmega2560 имеет: 256 кБ флеш-памяти для хранения кода программы (4 кБ используется для хранения загрузчика), 8 кБ ОЗУ и 4 Кб EEPROM (которая читается и записывается с помощью библиотеки EEPROM).

Входы и Выходы

Каждый из 54 цифровых выводов Mega, используя функции pinMode() , digitalWrite() , и digitalRead() , может настраиваться как вход или выход. Выводы работают при напряжении 5 В. Каждый вывод имеет нагрузочный резистор (стандартно отключен) 20-50 кОм и может пропускать до 40 мА. Некоторые выводы имеют особые функции:

Последовательная шина: 0 (RX) и 1 (TX); Последовательная шина 1: 19 (RX) и 18 (TX); Последовательная шина 2: 17 (RX) и 16 (TX); Последовательная шина 3: 15 (RX) и 14 (TX). Выводы используются для получения (RX) и передачи (TX) данных TTL. Выводы 0 и 1 подключены к соответствующим выводам микросхемы последовательной шины ATmega8U2.
Внешнее прерывание: 2 (прерывание 0), 3 (прерывание 1), 18 (прерывание 5), 19 (прерывание 4), 20 (прерывание 3), и 21 (прерывание 2). Данные выводы могут быть сконфигурированы на вызов прерывания либо на младшем значении, либо на переднем или заднем фронте, или при изменении значения. Подробная информация находится в описании функции attachInterrupt().
PWM: 2 до 13 и 44-46. Любой из выводов обеспечивает ШИМ с разрешением 8 бит при помощи функции analogWrite() .
SPI: 50 (MISO), 51 (MOSI), 52 (SCK), 53 (SS). Посредством данных выводов осуществляется связь SPI, например, используя библиотеку SPI . Также выводы SPI могут быть выведены на блоке ICSP, который совместим с платформами Uno, Duemilanove и Diecimila.
LED: 13. Встроенный светодиод, подключенный к цифровому выводу 13. Если значение на выводе имеет высокий потенциал, то светодиод горит.
I2C: 20 (SDA) и 21 (SCL). Посредством выводов осуществляется связь I2C (TWI). Для создания используется библиотека Wire (информация на сайте Wiring). Расположение выводов на платформе Mega не соответствует расположению Duemilanove или Diecimila.

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().

Дополнительная пара выводов платформы:

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.

Связь

На платформе Arduino Mega2560 установлено несколько устройств для осуществления связи с компьютером, другими устройствами Arduino или микроконтроллерами. ATmega2560 поддерживает 4 порта последовательной передачи данных UART для TTL. Установленная на плате микросхема ATmega8U2 направляет один из интерфейсов через USB, предоставляя виртуальный COM порт программам на компьютере (машинам под упровлением Windows для корректной работы с виртуальным COM портом необоходим.inf файл, системы на базе OSX и Линукс, автоматически распознаю COM порт). Утилита мониторинга последовательной шины (Serial Monitor) среды разработки Arduino позволяет посылать и получать текстовые данные при подключении к платформе. Светодиоды RX и TX на платформе будут мигать при передаче данных через микросхему ATmega8U2 и USB подключение (но не при использовании последовательной передачи через выводы 0 и 1).

Программирование

Микроконтроллер ATmega2560 поставляется с записанным загрузчиком, облегчающим запись новых программ без использования внешних программаторов. Связь осуществляется оригинальным протоколом STK500.

Имеется возможность не использовать загрузчик и запрограммировать микроконтроллер через выводы блока ICSP (внутрисхемное программирование). находится в данной инструкции.

Код прошивки для контроллера ATmega8U2 доступен для свободного скачивания . Контроллер ATmega8U2 имеет собственный DFU загрузчик, который может быть активирован замыканием джампера на обратной стороне платы (рядом с картой Италии) и перезагрузкой контроллера. Для записи новой прошивки возможно использовать Atmel"s FLIP (под Windows) или (на Mac OS X или Linux). Также можно переписать прошивху внешним программатором, используя ISP вход.

Автоматическая (программная) перезагрузка

Mega разработана таким образом, чтобы перед записью нового кода перезагрузка осуществлялась самой программой, а не нажатием кнопки на платформе. Одна из линий ATmega8U2, управляющих потоком данных (DTR), подключена к выводу перезагрузки микроконтроллера ATmega2560 через конденсатор 100 нФ. Активация данной линии, т.е. подача сигнала низкого уровня, перезагружает микроконтроллер. Программа Arduino, используя данную функцию, загружает код одним нажатием кнопки Upload в самой среде программирования. Подача сигнала низкого уровня по линии DTR скоординирована с началом записи кода, что сокращает таймаут загрузчика.

Функция имеет еще одно применение. Перезагрузка Mega2560 происходит каждый раз при подключении к программе Arduino на компьютере с ОС Mac X или Linux (через USB). Следующие полсекунды после перезагрузки работает загрузчик. Во время программирования происходит задержка нескольких первых байтов кода во избежание получения платформой 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 ожидает в течение секунды перед передачей данных.

На Mega2560 имеется возможность отключить линию автоматической перезагрузки разрывом соответствующей линии. Контакты микросхем с обоих концов линии затем могут быть соединены с целью восстановления. Линия маркирована «RESET-EN». Отключить автоматическую перезагрузку также возможно подключив резистор 110 Ом между источником 5 В и данной линией.

Токовая защита разъема USB

В Arduino Mega2560 встроена перезагружаемая плавкая вставка, защищающая порт USB компьютера от токов короткого замыкания и сверхтоков. Хотя практически все компьютеры имеют подобную защиту, тем не менее, данный предохранитель обеспечивает дополнительный барьер. Предохранитель автоматически прерывает обмен данных при прохождении тока более 500 мА через USB порт.

Физические характеристики и совместимость с платами расширения

Длинна 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 I2C на платформе Mega не соответствуют расположению тех же выводов (аналоговые входы 4 и 5) на Duemilanove / Diecimila.

Общие сведения

Arduino Mega 2560 - это устройство на основе микроконтроллера ATmega2560 (). В его состав входит все необходимое для удобной работы с микроконтроллером: 54 цифровых входа/выхода (из которых 15 могут использоваться в качестве ШИМ-выходов), 16 аналоговых входов, 4 UART (аппаратных приемопередатчика для реализации последовательных интерфейсов), кварцевый резонатор на 16 МГц, разъем USB, разъем питания, разъем ICSP для внутрисхемного программирования и кнопка сброса. Для начала работы с устройством достаточно просто подать питание от AC/DC-адаптера или батарейки, либо подключить его к компьютеру посредством USB-кабеля. Arduino Mega совместим с большинством плат расширения, разработанных для Arduino Duemilanove и Diecimila.

Mega 2560 - это обновленная версия Arduino Mega .

Ардуино Mega 2560 отличается от всех предыдущих плат тем, что в нем для преобразования интерфейсов USB-UART вместо микросхемы FTDI используется микроконтроллер ATmega16U2 (ATmega8U2 в версиях платы R1 и R2).

На плате Mega 2560 версии R2 добавлен резистор, подтягивающий к земле линию HWB микроконтроллера 8U2. Подобная мера позволяет упростить процесс обновления прошивки и переход устройства в режим DFU .

Изменения на плате версии R3 перечислены ниже:

Распиновка 1.0: добавлены выводы SDA и SCL (возле вывода AREF), а также два новых вывода, расположенных возле вывода RESET. Первый - IOREF - позволяет платам расширения подстраиваться под рабочее напряжение Ардуино. Данный вывод предусмотрен для совместимости плат расширения как с 5В-Ардуино на базе микроконтроллеров AVR, так и с 3.3В-платами Arduino Due. Второй вывод ни к чему не подсоединен и зарезервирован для будущих целей.
Улучшена помехоустойчивость цепи сброса.
Микроконтроллер ATmega16U2 заменен на 8U2.

Схема, исходный проект и расположение выводов

Характеристики

Микроконтроллер	ATmega2560
Рабочее напряжение	5В
Напряжение питания (рекомендуемое)	7-12В
Напряжение питания (предельное)	6-20В
Цифровые входы/выходы	54 (из которых 15 могут использоваться в качестве ШИМ-выходов)
Аналоговые входы	16
Максимальный ток одного вывода	40 мА
Максимальный выходной ток вывода 3.3V	50 мА
Flash-память	256 КБ из которых 8 КБ используются загрузчиком
SRAM	8 КБ
EEPROM	4 КБ
Тактовая частота	16 МГц

Питание

Arduino Mega может быть запитан от USB либо от внешнего источника питания - тип источника выбирается автоматически.

В качестве внешнего источника питания (не USB) может использоваться сетевой AC/DC-адаптер или аккумулятор/батарея. Штекер адаптера (диаметр - 2.1мм, центральный контакт - положительный) необходимо вставить в соответствующий разъем питания на плате. В случае питания от аккумулятора/батареи, ее провода необходимо подсоединить к выводам Gnd и Vin разъема POWER.

Напряжение внешнего источника питания может быть в пределах от 6 до 20 В. Однако, уменьшение напряжения питания ниже 7В приводит к уменьшению напряжения на выводе 5V, что может стать причиной нестабильной работы устройства. Использование напряжения больше 12В может приводить к перегреву стабилизатора напряжения и выходу платы из строя. С учетом этого, рекомендуется использовать источник питания с напряжением в диапазоне от 7 до 12В.

Выводы питания, расположенные на плате, перечислены ниже:

VIN. Напряжение, поступающее в Arduino непосредственно от внешнего источника питания (не связано с 5В от USB или другим стабилизированным напряжением). Через этот вывод можно как подавать внешнее питание, так и потреблять ток, когда устройство запитано от внешнего адаптера.
5V. На этот вывод поступает напряжение 5В от стабилизатора напряжения на плате, вне независимости от того, как запитано устройство: от адаптера (7 - 12В), от USB (5В) или через вывод VIN (7 - 12В). Запитывать устройство через выводы 5V или 3V3 не рекомендуется, поскольку в этом случае не используется стабилизатор напряжения, что может привести к выходу платы из строя.
3V3. 3.3В, поступающие от стабилизатора напряжения на плате. Максимальный ток, потребляемый от этого вывода, составляет 50 мА.
GND. Выводы земли.
IOREF. Этот вывод предоставляет платам расширения информацию о рабочем напряжении микроконтроллера Ардуино. В зависимости от напряжения, считанного с вывода IOREF, плата расширения может переключиться на соответствующий источник питания либо задействовать преобразователи уровней, что позволит ей работать как с 5В, так и с 3.3В-устройствами.

Память

В микроконтроллере ATmega2560 есть 256 КБ флеш-памяти программ (из которых 8 КБ используются загрузчиком), 8 КБ памяти SRAM и 4 КБ EEPROM (для работы с этой памятью служит библиотека EEPROM).

Входы и выходы

Программирование

ATmega2560 в Arduino Mega выпускается с прошитым загрузчиком, позволяющим загружать в микроконтроллер новые программы без необходимости использования внешнего программатора. Взаимодействие с ним осуществляется по оригинальному протоколу STK500 ( , ).

Исходный код прошивки микроконтроллера ATmega16U2 (либо ATmega8U2 на платах R1 и R2) находится в в репозиториях Ардуино . Прошивка ATmega16U2/8U2 включает в себя DFU-загрузчик (Device Firmware Update), позволяющий обновлять прошивку микроконтроллера. Для активации режима DFU необходимо:

На платах версии R1: замкнуть перемычку на обратной стороне платы (возле изображения Италии), после чего сбросить 8U2.
На платах версий R2 и выше - для упрощения перехода в режим DFU присутствует резистор, подтягивающий к земле линию HWB микроконтроллера 8U2/16U2.После перехода в DFU-режим для загрузки новой прошивки можно использовать программное обеспечение Atmel"s FLIP (для Windows) или (для Mac OS X и Linux). Альтернативный вариант - прошить микроконтроллер через разъем для внутрисхемного программирования ISP с помощью внешнего программатора, однако в этом случае DFU-загрузчик затрется. Для получения более подробной информации см. эти инструкции от пользователей .

Автоматический (программный) сброс

Чтобы каждый раз перед загрузкой программы не требовалось нажимать кнопку сброса, Arduino Mega 2560 спроектирован таким образом, который позволяет осуществлять его сброс программно с подключенного компьютера. Один из выводов ATmega8U2, участвующий в управлении потоком данных (DTR), соединен с выводом RESET микроконтроллера ATmega2560 через конденсатор номиналом 100 нФ. Когда на линии DTR появляется ноль, вывод RESET также переходит в низкий уровень на время, достаточное для перезагрузки микроконтроллера. Данная особенность используется для того, чтобы можно было прошивать микроконтроллер всего одним нажатием кнопки в среде программирования Ардуино. Такая архитектура позволяет уменьшить таймаут загрузчика, поскольку процесс прошивки всегда синхронизирован со спадом сигнала на линии DTR.

Однако эта система может приводить и к другим последствиям. При подключении Mega 2560 к компьютерам, работающим на Mac OS X или Linux, его микроконтроллер будет сбрасываться при каждом соединении программного обеспечения с платой. После сброса на Arduino Mega2560 активизируется загрузчик на время около полсекунды. Несмотря на то, что загрузчик запрограммирован игнорировать посторонние данные (т.е. все данные, не касающиеся процесса прошивки новой программы), он может перехватить несколько первых байт данных из посылки, отправляемой плате сразу после установки соединения. Соответственно, если в программе, работающей на Ардуино, предусмотрено получение от компьютера каких-либо настроек или других данных при первом запуске, убедитесь, что программное обеспечение, с которым взаимодействует Ардуино, осуществляет отправку спустя секунду после установки соединения.

Защита USB от перегрузок

В Arduino Mega 2560 есть восстанавливаемые предохранители, защищающие USB-порт компьютера от коротких замыканий и перегрузок. Несмотря на то, что большинство компьютеров имеют собственную защиту, такие предохранители обеспечивают дополнительный уровень защиты. Если от USB-порта потребляется ток более 500 мА, предохранитель автоматически разорвет соединение до устранения причин короткого замыкания или перегрузки.

Физические характеристики и совместимость с платами расширения

Максимальная длина и ширина печатной платы Mega2560 составляет 10.2 см и 5.4 см соответственно, с учетом разъема USB и разъема питания, выступающих за пределы платы. Три крепежных отверстия позволяют прикреплять плату к поверхности или корпусу. Обратите внимание, что расстояние между цифровыми выводами 7 и 8 не кратно традиционным 2.54 мм и составляет 4 мм.

Arduino Mega2560 спроектирован таким образом, чтобы быть совместимым с большинством плат расширения для Ардуино Uno, Diecimila и Duemilanove. Для этого цифровые выводы 0 - 13 (а также смежные с ними выводы AREF и GND), аналоговые входы 0 - 5, разъем питания и ICSP-разъем на всех платах расположены одинаково. Кроме того, в перечисленных устройствах линии основного приемопередатчика UART соединены с одними и теми же выводами (0 и 1), как и линии внешних прерываний 0 и 1 (выводы 2 и 3 соответственно). Линии интерфейса SPI выведены на разъем ICSP на обеих платах - как на Mega2560, так и на Duemilanove / Diecimila. Следует иметь ввиду, что на Arduino Mega расположение выводов интерфейса I2C отличается от плат Duemilanove / Diecimila: на Arduino Mega это выводы 20 и 21, а на Duemilanove / Diecimila - аналоговые входы 4 и 5.

Эта плата отличается от других ардуинок большим количеством вводов и выводов, увеличенным объемом памяти и другими характеристиками, о которых мы расскажем ниже. Ардуино Мега представлена в нескольких версиях. Они практически не отличаются друг от друга. Отличия Arduino Mega 2560 R3 от предыдущих версий платы заключаются в следующих деталях:

Для преобразования интерфейса USB-UART используется микроконтроллер ATmega16U2 в R3 версии и ATmega8U2 в версиях платы R1 и R2.
Начиная с версии R2 на плате добавлен притягивающий резистор для линии HWB. Это делает процесс прошивки микроконтроллера более простым и удобным.
В версии R3 были добавлена пара выводов для последовательного интерфейса I2C SDA и SCL.
Так же была улучшена помехоустойчивость цепи сброса.
Заменен микроконтроллер для работы с интерфейсом USB-UART с ATmega8U2 на ATmega16U2

Как можно заметить, изменения не повлияли на производительность. Поэтому дальше мы будем говорить только о последней версии этой платы.

Arduino Mega 2560 R3

Ардуино Мега 2560 снабжена микроконтроллером ATmega2560 с тактовой частотой 16 мГц.

Характеристики Ардуино Мега 2560

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

Подключение Arduino Mega 2560 к питанию

Эту плату можно питать четырьмя разными способами:

Через порт USB. Можно питать ардуино от компьютера, powerbank, смартфона (если он поддерживает режим OTG) или от адаптера, вставленного в розетку.
Через пин +5V. Этот пин является не только выводом, но и вводом. Будьте внимательны! На этот пин нужно подавать ровно 5 вольт. В противном случае можно спалить сам микроконтроллер.
Через штекер питания, расположенный на плате. Можно использовать, батарейки, аккумуляторы и разнообразные блоки питания. Этот штекер подключен к пину VIN. О напряжении и мерах предосторожности написано в следующем пункте.
Через пин VIN. Ток от этого пина проходит через встроенный стабилизатор напряжения. По заявлениям производителя можно подавать от 5 до 20 вольт. Но это не совсем так. Так как стабилизатор имеет не 100% КПД, то при подаче 5 вольт на пин VIN напряжения может не хватить на питание микроконтроллера, да и на цифровых пинах будет не 5 вольт, а меньше. Также не стоит работать на максимальном напряжении. При 20 вольтах на пине VIN будет сильно греться стабилизатор напряжения, вплоть до выхода из строя. Поэтому рекомендуется использовать напряжение от 7 до 12 вольт.

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 . 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 .

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

Физические характеристики

Arduino Mega имеет следующие размеры: длина 102 мм и ширина 54 мм. Arduino Mega весит около 45 грамм. Плата имеет 4 отверстия для возможности ее закрепления на поверхности. Расстояние между выводами равняется 2,5 мм, кроме выводов 7 и 8. Между ними 4 мм.

Принципиальная схема

Это... можно сказать... сердце 3D принтера. Именно в этой микросхеме (Mega 2560) происходит все вычислительные операции по обработке G-код"а. В нашем случае эта м/с распаяна на некой плате. На этой плате помимо самой м/с много всякой другой фигни предназначенной для корректной работы и подключения к компьютеру.

Arduino MEGA 2560

Именно на плату с этой микросхемой и "одевается" плата расширения по имени RAMPS 1.4 (смотрите соответствующий раздел).

Общие сведения

Arduino Mega построена на микроконтроллере ATmega2560 (техническое описание ). Плата имеет 54 цифровых входа/выходов (14 из которых могут использоваться как выходы ШИМ), 16 аналоговых входов,4 последовательных порта UART, кварцевый генератор 16 МГц, USB коннектор, разъем питания, разъем ICSP и кнопка перезагрузки. Для работы 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 Uno или Duemilanove.