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Arduino MEGA 2560 R3
30.01.2014, 14:59 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 16.03.2014 17:33 von Sloompie.)
Beitrag #1
Arduino MEGA 2560 R3
Arduino MEGA 2560 R3
folgender Text und Bilder©Sylvia Tubbesing


[Bild: Mega%205.2.jpg]

Technische Daten:
Mikrocontroller: ATMega2560
Betriebsspannung: 5 V
Eingangsspannung (empfohlen): 7-12 V
Eingangsspannung (maximal): 6-20 V
Max. Gesamtstromstärke 500 mA
Digitale I/O-Pins: 54 (15 für PWM-Output nutzbar)
Analoge Eingangs-Pins: 16
Gleichstrom je I/O-Pin: 40 mA

Besonderheiten der R3-Version sind:
• ATmega16U2 anstelle des 8U2 USB-to-Serial-Konverters
• Ein stärkerer RESET-Schaltkreis
• 1.0 pinout: hinzugefügte SDA und SCL-Pins für die TWI-Kommunikation nahe am AREF-Pin und zwei weitere neue Pins nahe am RESET-Pin, der IOREF-Pin, der es den Shields ermöglicht, sich an die Spannung anzupassen, mit der sie vom Board versorgt werden, und der zweite, der kein verbundener Pin ist, sondern für zukünftige Zwecke reserviert ist.



Das Arduino Mega 2560 ist ein auf den Atmega2560 basierendes Mikrocontroller Board.
Es hat 54 digitale Input und Output Pins, von denen 15 Pins als PWM Output genutzt werden können. Auf den meisten Webseiten und in den meisten Verkaufskatalogen, ja selbst auf arduino.cc werden 14 Pins als PWM angegeben, doch das das Mega nutzt tatsächlich 15 Pins als PWM Output. Welche das sind, findet Ihr weiter unten auf dem Foto und bei der Abhandlung über In- und Output.
Das Mega 2560 R3 verfügt über 16 analoge Eingänge und 4 serielle Hartwareschnittstellen. (UARTs).
Ein 16 MHz Quarzoszillator, eine USB Verbindung, eine Strombuchse, einen ICSP Header und der Reset-Button runden das Board ab. Das Mega bringt somit von Haus aus alles mit, was ein Mikrocontroller Boards benötigt.
Mittels USB ist es schnell an einen PC angeschlossen, es kann aber auch mit einem AC/DC-Adapter oder einer Batterie betrieben werden.
Das Arduino Mega ist mit den meisten entworfenen Shields für Duemilanove, Diecimila und dem UNO kompatibel.


Anschluss und Besonderheiten
Bei Shields für das Uno sind die an anderen Boards unterschiedliche Vorgaben für den ICSP zu beachten. Diese liegen beim Mega nicht an den gleichen Pins wie beim Uno.

Das ist wichtig, da aufgrund der anderen Vorgaben nicht jedes Shield auch auf dem Mega funktioniert. Es kann somit sein, dass gewisse Funktionen am Shield nicht genutzt werden können. Daher hier auf die ICSP und CS Vorgaben achten.
Das Mega 2560 R3 hat neben dem GND und dem AREF zwei auf dem Board nicht genauer beschriftete Pins;
Diese Pins sind SCL und SDA (siehe Foto).

[Bild: Mega%202.2.jpg]


Das Mega kann ganz einfach über USB mit einem PC verbunden und programmiert werden. Die Stromversorgung erfolgt hier mittels des USB-Anschlusses (Das Mega2560 besitzt eine zurücksetzbare Mehrfachsicherung, welche den USB Port ihres Computers vor Kurzschlüssen und Überstrom schützt. Auch wenn die meisten Computer einen internen Schutz für solche Fälle besitzen, bietet diese Sicherung einen zusätzlichen Schutz. Wenn mehr als 500 mA über die USB Verbindung fließen durchtrennt die Sicherung die Verbindung bis der Kurzschluss bzw. die Überlastung entfernt wurde.)


Stromversorgung:
Wie oben schon geschildert, ist die Stromverorgung natürlich im USB-Betrieb gewährleistet. Es gibt aber auch die Möglichkeit, das Mega über einen Adapter mit Strom zu versorgen. Bei Bedarf ist auch Batteriebetrieb möglich. Der Stromanschluss erfolgt über einen Adapter der am Board angeschlossen wird, möglich sind 6 - 20 V.
Idealerweise wird es aber zwischen 7-12 V betrieben. Bei Verwendung von mehr als 12 V kann der Spannungsregler überhitzen und das Board beschädigen, daher sollte dieses nur kurzfristig genutzt werden. Auch der Hersteller empfiehlt hier als Eingangsspannung 7 - 12 V.

Der Akkubetrieb beim Mega mit Vorsicht zu geniessen, da der Verbrauch grösser ist als bei den anderen Boards.
Anschlussmöglichkeit für den Batteriebetrieb finden wir auf dem Board im Bereich Power. (die Anschlüsse sind auf dem folgenden Foto gekennzeichnet).Von Arduino wird empfohlen hier den Vin und GND zu nutzen. Für erfahrene Benutzer ist dies sicher eine Möglichkeit. Da wir das Mega aber auch als ideales Einsteigerboard sehen (mehr dazu beim Vergleich Mega/Uno) schlagen wir gerade für Anfänger folgende Lösung vor:

Beim Akkubetrieb macht es Sinn, denn Vin nicht als Anschluss-Pin für die Batterie, sondern zur Spannungsüberwachung zu nutzen. Der Vin hat fast die gleiche Spannung wie der Power Eingang - allerdings hat der Vin im Gegesatz zum Power-Eingang keine Schutzdiode - die Spannung ist ca. 0.7 V niedriger. Sie eignet sich daher besonders im Akkubetrieb zur Spannungsüberwachung. Man schliesst die Batterie also einfach über den Power Eingang an. Ein 2,1mm center-positiv Stecker ist mit einem Kabel einfach an die Batterie anzuschliessen und kann so dort als Eingang genutzt werden. Das hat den Vorteil, dass der Vin zur Spannungsüberwachung genutzt werden kann.

Wir persönlich würden den Vin nicht zur Stromversorgung verwenden, sondern nur als Referenzabgriff.

Am IOREF liegt die Referenzspannung an, mit denen der Mikrocontroller arbeitet.



[Bild: Mega 9.2.jpg]

Input/Output
Das Mega hat 54 digitale Pins, die als Input und Output genutzt werden können. Die Pins arbeiten mit einer Spannung von 5V - jeder Pin kann eine Spannung von 40 mA aufnehmen oder abgeben, aber die max. Gesamtstrom darf dabei nicht überschritten werden.

Einige Pins haben besondere Funktionen:
Serial: 0 (RX) und 1 (TX). Mit diesen Pins können TTL serielle Daten empfangen (RX) oder übertragen (TX) werden. Diese Pins sind mit den zugehörigen Pins des ATmega16U2 USB-to-TTL Serial Chip verbunden. Auf 14 bis 19 sind die weiteren Com Ports.

External Interrupts: 2 (interrupt 0), 3 (interrupt 1), 18 (interrupt 5), 19 (interrupt 4), 20 (interrupt 3), und 21 (interrupt 2). Diese Pins können so konfiguriert werden, dass sie bei einem niedrigen Wert, einem Anstieg oder Fall, oder einer Änderung des Wertes einen Interrupt auslösen.

PWM: 2 bis 13 und 44, 45, 46. Diese Pins verfügen über einen 8-Bit PWM Output, gesteuert.

SPI:
Miso → 50
Mosi → 51
SCK → 52
SS → 53

Diese Pins unterstützen SPI Kommunikation unter Verwendung der SPI library. Die Pins sind auch an den ICSP-Header herausgeführt, welcher physisch kompatibel mit dem Uno, Duemilanove und Diecimila ist.

TWI:
Diese liegen bei Mega, im Gegensatz zu den anderen Boards auf 20 (SDA) und 21 (SCL). Sie unterstützen TWI Kommunikation.

Das Mega hat 16 analoge Eingänge, die auf dem Board und im Schaltplan mit A0-A15 gekennzeichnet sind (auf dem Foto oben eingezeichnet). Sie messen von 0 - 5 V, dieses kann über AREF bis max. 5V angepasst werden. Ausgelesen wird mit einer Auflösung von 10 Bit.

Besonders ins Auge fallen hier die folgenden beiden Pins:

AREF: Hier wird die analoge Referenzspannung festgelegt. Die Eingangsbreite kann variabel bis max. 5 V über den AREF Pin angepasst werden (max. 5 V).

RESET: Wird diese Leitung auf LOW gesetzt, wird der Mikrocontroller zurückgesetzt.



Vergleich Mega 2560 Rev 3 zum UNO


Kurz, das Mega hat in allen Bereichen einfach MEHR! Smile
Angefangen vom Speicher bis hin zu den Anschlussmöglichkeiten.


PWM-Output
Das Uno bietet 6 Pins, die als PWM Output genutzt werden können.Die Output liegen beim UNO auf den Pins 3,5,6,9,10 und 11.

Bei den PWM liegt das Mega klar vorn. Angefangen mit den Pins, die auch auf dem Bord und im Schaltplan als PWM Output gekennzeichnet sind - das sind die Pins auf 2 - 13; geht es weiter mit den PWM-Output Pins auf 44, 45, 46.
Selbst im Originalschaltplan ist dieses fehlerhaft und nicht deutlich gekennzeichnet, obwohl die PWM vorhanden sind.

Interrupt:
Das UNO hat zwei Interruptleitungen.
Auch hier liegt das MEGA klar vorn mit 6 an der Zahl. Diese befinden sich beim MEGA auf:
2, 3 18, 19, 20, 21

serielle Ports:
Das Uno hat einen seriellen Port.
Das MEGA startet mit 4 seriellen Ports ins Rennen.

Memory:
Ein wesentlicher Vorteil des MEGA ist der Speicher mit 256 KB bietet das MEGA trotz der 8 KB für den Boatloader reichlich Platz zum Programmieren.
Das Uno steht da mit seinen 32 KB trotz des geringen Platzes für den Boatloader (0.5KB) hinten an.
Auch wenn das Uno häufig als Anfänger-Board vorgestellt wird, unserer Meinung nach ist das MEGA ein perfektes Einsteigermodell, da man beim Programmieren nicht so auf die Grösse der Programme achten muss und sich so auf das Wesentliche und den Lernerfolg konzentrieren kann.
Gerade als Anfänger überschaut man die Sketch-Grössen oft nicht. Dank der Reserve kann man sich hier auf das Lernen konzentrieren. Auch die Menge der Anschlüsse sind nicht nur für Könner geeignet, sonder geben auch dem Beginner nach den ersten Erfolgen die Chance weitere Vorhaben anzugehen, da doch mehr Möglichkeiten bestehen. Mit der Zeit sammelt man so Erfahrung und wird sicher in vielen Fällen das Board dem nächsten Projekt anpassen. So reicht oft schon ein Pro Mini aus, um ein Projekt umzusetzen.


Schaltplan
[Bild: MegaSchp.jpg]

Zum Vergrössern aufs Bild klicken!!

Bezugsquellen:

Mega bei Watterott

Mega bei exp-tech.de


Mega bei Playzone (Dieses ist nicht nur, aber besonders für Arduiner aus der Schweiz interessant.)
Bilder und Text©Sylvia Tubbesing bereitgestellt für Arduinoforum.de

Dimidium facti, qui coepit, habet: SAPERE AUDE, incipe!©Horaz

Vor allem sapere aude! oder wie Immanuel Kant sagt:
"Habe Mut, dich deines eigenen Verstandes zu bedienen!"

Es tut auch nicht weh! Daher: incipe! oder Tu es! wie Yoda sagen würde.
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