Проекты Ардуино на основе Mega 2560

Ардуино – популярнейшая платформа для реализации различных проектов, подходящая инженерам, которые не хотят программировать «пустые» микроконтроллеры и, в принципе, желают свести общение с программной средой к минимуму. Но даже у неё в базовой комплектации имеются свои подводные камни, о которых лучше узнать заранее.

Давайте же разберёмся, с какими проблемами вы рано или поздно столкнетесь, и какие Ардуино проекты на мега 2560 возможно эффективно спроектировать под стандартный микроконтроллер?

Достоинства микроконтроллера 2560

Постепенно ставя перед собой более сложные задачи и занимаясь новыми разработками на данном МК, вы со временем столкнетесь с двумя главными проблемами стандартных плат:

  1. Неоптимальные размеры, не подходящие для удобного их размещения во многих корпусах.
  2. Недостача в количестве пинов на ввод-вывод данных.

Первая проблема. Минимизировать занимаемое место крайне легко – достаточно использовать специальные разновидности МК, будь то нано или мини. Здесь есть некоторые особенности, с недостатком памяти, например, на Attiny85, но для простого функционала – это не столь существенно.

Конечно, для более сложных задач можно докупить специальные модули с дополнительным объемом памяти под инструкции, но это полностью нивелирует все плюсы нано, ведь уменьшенный размер будет компенсирован дополнительным слотом под чип и занятым пином. Относится эта проблема не ко всем платам, и всё та же nano способна полностью копировать функционал уно.

Вторая проблема – менее приятная, но и у неё есть несколько путей для решения:

  1. Расширить число выводов, используя сдвиговые регистры. Данный метод имеет ряд недостатков, вроде отсутствия ШИМ под расширенные выводы и применения лишь к выходным сигналам. Но в некоторых случаях и такие «костыли» способны спасти ситуацию, позволив сэкономить средства и время.
  2. Объединить пару МК на одной платформе, а затем, через специальный «мост», создать между ними связь. Здесь стоит применить несколько паттернов проектирования, дабы не засорять буфер каждого контроллера информацией с другого, тем самым перегружая систему. Готовые решения уже размещены на просторах нашего сайта, но, чтобы их использовать, вам всё же придется углубиться в программную часть продукта, что не каждый захочет сделать. Ведь в таком случае нивелируется ценность самой платформы Ардуино.

Как мы видим, оба выхода из ситуации задействуют «костыли», и элегантными их не назовешь. Но это далеко не единственная проблема. Они или работают частично, или нивелируют достоинства системы, что абсолютно недопустимо для сколь-нибудь сложных проектов.

Благо, есть и третий подход, используемый всё чаще, – Ардуино мега 2560, проекты на которой уже не страдают от обилия этих «костылей». Есть также аналог данной платы, поддерживающий usb-хосты, но давайте сначала разберёмся с основным МК.

Первое, что бросается в глаза при знакомстве с 2560, – внешний вид, ведь она в 1.8 раз длиннее уно, что является необходимым злом, дабы разместить на ней целых 54 порта. Притом, 15 из них можно использовать в качестве источников ШИМ-сигналов, чтобы регулировать мощность тока или другие параметры системы. Регуляция осуществляется с помощью широтно-импульсных модуляций, а дополнительные 16 портов под вход могут обработать цифровые сигналы и применяться в качестве всё тех же цифровых выходов. В результате, мы получаем более тонкую, длинную и функциональную плату.

Под связь с несколькими видами устройств установлено 4-о UART интерфейсов, на 0, 1, 14, 19 пинах. Притом, один из них направлен под usb с помощью микроконтроллера ATmega8U2, применяемого в качестве замены привычному USB-TTL, который использовался повсеместно в более старых платах. Но, что важнее, – прошивка располагается в паблик репозитории, а соответственно, доступна для скачивания и модификации любому желающему. Под связь с дисплеями присутствуют SPI и I2C технологии, которые вы также можете применить в своем проекте.

Технические характеристики

Ну, а если говорить конкретнее, то технические характеристики данного контроллера таковы:

  1. Тактовая частота ядер достигает 16 мГц.
  2. Воспринимаемое напряжение равно 5 Вольтам.
  3. Максимальное допустимое напряжение на цепи – 20 В.
  4. Соответственно, среднее рекомендуемое для работы – 9 В +-2 В
  5. С одного вывода максимальная сила тока может достигать 40 мА.
  6. Ну, а главное, что присутствуют 54 цифровых пина, из которых 15 – с поддержкой ШИМ.
  7. Аналоговых же всего 16, но для большинства проектов этого будет достаточно.
  8. Доступная постоянная память составляет 256 КБ, но учитывайте, что компилятором занято 8.
  9. Оперативная же составляет всего 8 КБ.

Все эти характеристики необходимо запомнить, чтобы подобрать под Аrduino mega 2560 проекты, подходящие по параметрам. Ведь далеко не в каждой ситуации такой длинный чип будет куда уместить, да и вообще возникнет в нём потребность.

Популярные и интересные проекты Ардуино с использованием контроллера 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.

Питание Arduino Mega 2560

Для того, чтобы запитать плату, вам будет достаточно подключить к соответствующему пину источник тока в 9-10 В, главное – контролировать напряжение, чтобы оно не превысило доступный максимум в 20 В.

Подключение к компьютеру

Для подключения к компьютеру плата предполагает использование протокола USB-TTL или USB-c, в зависимости от разновидности, которую вы решили приобрести. А в остальном вам потребуется стандартный софт для программирования и работы с Ардуино через ПК, в зависимости от вашей операционной системы.

Ардуино+