Arduino Mega2560 R3

La Arduino Mega 2560 R3 è una scheda con microcontrollore ATmega2560. Dispone di 54 ingressi/uscite digitali (di cui 14 possono essere utilizzate come uscite PWM), 16 ingressi analogici, 4 UART (porte seriali hardware), un cristallo oscillatore a 16 MHz, una connessione USB, un jack di alimentazione, un header ICSP e un pulsante di reset. Contiene tutto ciò che serve al microcontrollore per funzionare, per cominciare basta semplicemente collegarla ad un computer con un cavo USB o alimentarla tramite un alimentatore di tipo AC-DC o anche una batteria. La Arduino Mega è compatibile con la maggior parte degli shield progettati per la Arduino Uno, Duemilanove o Diecimila.

Le nuove caratteristiche introdotte nella versione Arduino Mega 2560 R3 sono:

• ATmega16U2 invece del 8U2 come convertitore USB-seriale
• Piedinatura 1.0: sono stati aggiunti i pin SDA e SCL per la comunicazione TWI vicino al pin AREF e vicino al pin RESET altri sono stati collocati altri due nuovi pin, il pin IOREF che consentirà  agli shield di adattarsi alla tensione fornita dalla scheda, ed un pin non collegato, riservato per scopi futuri
• Circuito di RESET migliorato

Alimentazione:

La Arduino Mega2560 R3 può essere alimentata attraverso la connessione USB, con un alimentatore esterno oppure con una batteria. La fonte di alimentazione viene selezionata automaticamente.
L'alimentazione esterna può essere fornita da un adattatore AC-DC, che andrà collegato al connettore di alimentazione presente sulla scheda, per l'alimentazione con la batteria andranno utilizzati i pin GND e Vin.

NB: L'alimentatore esterno può essere collegato tramite il jack di alimentazione presente sulla scheda, questo alimentatore dovrà fornire una tensione compresa tra 7V e 12V. Una tensione inferiore ai 7V non permetterà il funzionamento corretto del regolatore presente a bordo e la scheda risulterà instabile,  se si utilizzano più di 12 V il regolatore di tensione può surriscaldarsi e danneggiare la scheda. 

I pin di alimentazione sono i seguenti:

• VIN. La tensione di ingresso alla scheda Arduino quando sta utilizzando una sorgente di alimentazione esterna, questo ingresso è collegato direttamente al jack di alimentazione presente sulla scheda.
• 5V. Su questo pin è presente la tensione a 5V generata dal regolatore presente sulla scheda. Per evitare di danneggiare la scheda questo ingresso non andrà mai utilizzato come sorgente di alimentazione.
• 3,3V. Su questo pin è presente la tensione a 3,3V generata dal regolatore interno, è permesso un assorbimento massimo di 50mA.
• GND. Pin di massa
• IOREF. Questo pin sulla scheda Arduino fornisce il riferimento di tensione con cui il microcontrollore opera. Uno shield in grado di leggere la tensione del pin IOREF può selezionare l'alimentazione appropriata e abilitare o meno gli adattatori di livello che permettono di lavorare a 5V oppure a 3,3V.

Memoria:

Il microcontrollore ATmega2560 dispone di 256KB di flash (8KB usati per il bootloader), 8KB di SRAM e 4KB di EEPROM (che può essere letta e scritta con la libreria EEPROM).

Ingressi e uscite:

Ciascuno dei 50 pin della Arduino Mega2560 R3 può essere utilizzato come ingresso oppure come uscita utilizzando le funzioni pinMode (), digitalWrite (), e digitalRead (). Tutti i pin operano a 5V e sono in grado di fornire o ricevere un massimo di 40 mA, su tutti i pin è presente una resistenza di pull-up interno (disabilitata di default) con un valore compreso tra 20Kohm e 50Kohm. Inoltre, alcuni di questi pin hanno funzioni specializzate:

• Seriale 0: Pin 0 (RX) e pin 1 (TX)
• Seriale 1: Pin 19 (RX) e pin 18 (TX)
• Seriale 2: Pin 17 (RX) e pin 16 (TX)
• Seriale 3: Pin 15 (RX) e Pin 14 (TX)
• Interrupt Esterni: Pin 2 (interrupt 0), pin 3 (interrupt 1), pin 21 (interrupt 2), pin 20 (interrupt 3), pin 19 interrupt 4) e pin 18 (interrupt 5). Questi pin possono essere configurati per attivare un interrupt su un livello logico basso, un fronte di salita o di discesa o cambiamenti di valore. Vedere la funzione attachInterrupt () per i dettagli.
• PWM: Dal pin 2 al pin 13 e dal pin 44 al pin 46. Forniscono una uscita PWM a 8 bit utilizzando la funzione analogWrite ().
• SPI: pin 50 (MISO), pin 51 (MOSI), pin 52 (SCK) e pin 53 (SS). Questi pin vengono utilizzati per la comunicazione SPI tramite la libreria SPI. Sono riportati sul connettore ICSP che è fisicamente compatibile coa la Arduino Uno, La Arduino Duemilanove e la Arduino Diecimila. Per questa funzione andrà utilizzata la libreria SPI.
• LED:  collegato al pin 13. Quando sul pin è presente un livello alto il LED è acceso, un livello basso spegne il led.
• TWI: Pin 20 (SDA) e pin 21 (SCL), supportano la connessione TWI (I2C) utilizzando la libreria Wire, questi pin non si trovano nella stessa posizione sulla Arduino Duemilanove e sulla Arduino Diecimila. Per questa funzione andrà utilizzata la libreria Wire.

La Arduino Mega2560 R3 dispone di 16 ingressi analogici ciascuno dei quali fornisce 10 bit di risoluzione (cioè 1024 valori differenti). Per default le misure vengono effettuate tra massa e 5V, è possibile cambiare il limite superiore utilizzando il pin AREF e funzione analogReference ().

Ci sono altri pin sulla scheda con funzioni dedicate:

• AREF: Tensione di riferimento per gli ingressi analogici. Utilizzato con analogReference ().
• Reset: Un livello basso su questo pin resetta il microcontrollore. Questo ingresso è generalmente utilizzato dal pulsante di reset presente su alcuni shields.

Comunicazione:

La Arduino Mega2560 R3 offre una serie di servizi per la comunicazione con un computer, un altro Arduino o altri microcontrollori. L'ATmega2560 fornisce quattro UART hardware TTL a 5V per la comunicazione seriale. Un ATmega16U2 fornisce una porta COM virtuale per il software installato sul computer (i computer con Windows avranno bisogno di un file .inf, le macchine OSX e Linux riconosceranno la scheda come una porta COM automaticamente. Il software Arduino include un monitor seriale che consente di visualizzare i dati testuali inviati e ricevuti dalla scheda. I LED RX e TX presenti sulla scheda lampeggiano quando i dati vengono trasmessi tramite l'ATmega16U2 e la onnessione USB,  non lampeggiano quando la comunicazione avviene utilizzando i pin 0 e 1.Tramited la libreria SoftwareSerial è possibile abilitare alla comunicazione seriale qualsiasi pin della Arduino Mega2560 R3. 

Programmazione:

La Arduino Mega ADK R3 può essere programmata con il software di Arduino.
Il microcontrollore ATmega2560 è fornito con un bootloader che permette di caricare il nuovo codice senza l'uso di un programmatore hardware esterno. La comunicazione avviene utilizzando il protocollo originale STK500.
È anche possibile ignorare il bootloader e programmare il microcontrollore attraverso il connettore ICSP (In-Circuit Serial Programming) utilizzando un programmatore Arduino ISP o simile.
Il codice sorgente del firmware ATmega16U2 è disponibile nel repository di Arduino. L'ATmega16U2 è caricato con un bootloader DFU che può essere attivato da:

• Sulle schede Rev1: collegando con una saldatura il ponticello retro della scheda (vicino alla mappa dell'Italia) e quindi il resettare l'ATmega8U2.
• Sulle schede Rev2 o successive: è presente una resistenza che forza la linea HWB dell'ATmega16U2 a massa, rendendo più semplice entrare in modalità DFU. È quindi possibile utilizzare il software FLIP (Windows) di Atmel o il programmatore DFU (per i sistemi Mac OS X e Linux) per caricare un nuovo firmware. In alternativa è possibile utilizzare la connessione ISP con un programmatore esterno sovrascrivendo il bootloader DFU.

Reset (Software) Automatico:

Oltre al reset attivato dal pulsante, la Arduino Mega2560 R3 può essere resettata dal software in esecuzione sul computer collegato. Una delle linee di controllo del flusso hardware (DTR) dell'ATmega16U2 è collegata alla linea di reset dell'ATmega2560 attraverso un condensatore 100 nanofarad. Quando questa linea viene posta a livello basso la linea di reset si attiva abbastanza lungo per resettare l'ATmega2560. Il software di Arduino utilizza questa funzionalità per consentire di caricare codice premendo semplicemente il pulsante di caricamento presente nell'IDE di Arduino. 

Questo setup ha anche altre implicazioni. Quando la Arduino Mega2560 R3 è collegata ad un computer con sistema operativo Mac OSX o Linux viene azzerata ogni volta che si effettua una connessione software tramite USB. Per circa mezzo secondo il bootloader è in esecuzione ma è programmato per ignorare dei dati malformati (vale a dire che verrà riconosciuta solo la richiesta per l'upload di un nuovo codice).

Sulla Arduino Mega2560 R3 è presente una piazzola etichettata "RESET-EN" che può essere tagliata per disattivare l'auto-reset. E' anche possibile disattivare l'auto-reset collegando una resistenza da 110 Ohm tra la linea di reset e l'alimentazione a 5V.

Protezione della porta USB:

La Arduino Mega2560 R3 ha un fusibile ripristinabile che protegge la porta USB del computer dal cortocircuito e dalla sovracorrente. Se dalla porta USB vengono assorbiti più di 500mA il fusibile si interrompe e verrà ripristinato solo dopo avere eliminato il sovraccarico.

Caratteristiche Fisiche:

La Arduino Mega2560 R3 è stata progettata per essere compatibile con la maggior parte degli shields utilizzati con la Arduino Uno, la Arduino Diecimila a la Arduino Duemilanove. I pin digitali 0 a 13, il pin AREF adiacente al pin GND, gli ingressi analogici da 0 a 5, il connetttore per l'alimentazione e il connettore ICSP si trovano nelle stesse posizioni. La UART principale (porta seriale) si trova sugli stessi pin (0 e 1), come gli interrupt esterni 0 e 1 (pin 2 e 3). La connessione SPI è disponibile sul connettore ICSP sia per la Arduino Mega ADK R3 sia per la Arduino Duemilanove e la Arduino Diecimila. Non si trova sugli stessi pin la connessione I2C,  sulla Arduino Mega ADK R3 vengono utilizzati i pin 20 e 21, sulla Arduino Uno vengono utilizzati gli ingressi analogici 4 e 5.

Caratteristiche:

• Microcontrollore: ATmega2560
• Architettura: AVR
• Tensione operativa: 5V
• Tensione di alimentazione: da 7V a 12V (raccomandata)
• Tensione di alimentazione: da 6V a 20V (limite)
• Pin di ingresso e uscita: 54
• Uscite PWM: 15
• Ingressi analogici: 16
• Massimo assorbimento sui pin: 40mA
• Massimo assorbimento per l'uscita a 3,3V: 150mA
• Memoria Flash: 256KB (8KB impegnati dal bootloader)
• Memoria statica: 8KB
• EEPROM: 4KB
• Clock: 16MHz
• Dimensioni: 53,3mm x 101,5mm
• Peso: 36 grammi

Documenti:

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