Arduino Mega 2560: распиновка, питание и порты

Группы пинов: кто где сидит

Три длинных ряда разъёмов по краям пугают, пока не разложишь их по группам. Пины 0 и 1 отданы USB-чипу ATmega16U2, трогать их не стоит: сорвёте и прошивку, и Serial Monitor. ШИМ раскинут на пинах 2–13 и 44–46, аналоговые входы A0–A15 живут отдельным рядом у края платы. I2C это пины 20 (SDA) и 21 (SCL), SPI это 50–53 (MISO, MOSI, SCK, SS).

Питание: USB, VIN и лимиты токов

USB отдаёт до 500 мА и закрывает отладку с датчиками и дисплеями. VIN и круглый разъём принимают 7–12 В (паспорт допускает 6–20, но стабилизатор линейный и греется пропорционально разнице напряжений, на 20 В он сдаётся раньше, чем вы успеете радоваться запасу). Один пин держит 20 мА рабочего тока при потолке 40 мА, а через весь чип проходит около 200 мА: это настоящий потолок Mega, а не число пинов. Ленты, сервы и моторы кормят отдельным БП с общей землёй.

Память: 256 КБ флеша, 8 КБ SRAM, 4 КБ EEPROM

Флеш 256 КБ, из них 8 КБ занимает загрузчик, скетчам остаётся около 248 КБ против 32 КБ у Uno: крупные шрифты, графика и несколько тяжёлых библиотек перестают быть квестом с оптимизацией. Дороже флеша SRAM, 8 КБ под строки, буферы и таблицы: на Uno длинная бегущая строка уже душит 2 КБ. EEPROM 4 КБ хранит настройки между выключениями, вчетверо больше уновского; как писать туда так, чтобы ячейки не износились, в уроке про EEPROM.

Четыре UART: Serial, Serial1, Serial2, Serial3

Аппаратных портов четыре: Serial (0/1, он же USB), Serial1 (19/18), Serial2 (17/16), Serial3 (15/14). SoftwareSerial больше не нужен: Bluetooth-модуль на Serial1, GPS на Serial2, вторая плата на Serial3, и каждый шлёт свои данные без конфликтов скоростей и потерянных байтов. Первые шаги с портом в уроке про Serial Monitor.

const int PINS_SHIM[3] = {44, 45, 46};
int yarkost = 0;
int shag = 5;
 
void setup() {
  Serial.begin(9600);    // USB-порт для отладки
  Serial1.begin(9600);   // пины 19 (RX) и 18 (TX)
  pinMode(13, OUTPUT);
  for (int i = 0; i < 3; i++) {
    pinMode(PINS_SHIM[i], OUTPUT);
  }
}
 
void loop() {
  Serial.print("t=");
  Serial.print(millis());
  Serial.print(" yarkost=");
  Serial.println(yarkost);
  Serial1.println(yarkost);   // то же число уходит на Serial1
 
  analogWrite(PINS_SHIM[0], yarkost);
  analogWrite(PINS_SHIM[1], yarkost / 2);
  analogWrite(PINS_SHIM[2], yarkost / 4);
 
  digitalWrite(13, (millis() / 500) % 2);  // L мигает раз в секунду
  delay(50);
 
  yarkost = yarkost + shag;
  if (yarkost >= 255 || yarkost <= 0) {
    shag = -shag;
  }
}

Что должно произойти: светодиод L мигает раз в секунду, в Serial Monitor ползёт счётчик, а три светодиода на резисторах у пинов 44–46 наливаются и гаснут с разной глубиной. Если соединить пины 18 и 19 с USB-UART адаптером, второе окно терминала покажет те же числа. Никаких библиотек: все четыре порта и вся карта ШИМ сидят в ядре платы.

Mega или Uno: когда что брать

Правило простое: влезает в Uno, берите Uno, она дешевле, компактнее и есть в каждом магазине шилдов. Mega оправдана, когда пины кончились по-настоящему: RAMPS у 3D-принтеров, роборука на двенадцать серв, поливалка с клапаном на каждый горшок, логгер с GPS и модемом на разных портах. Компактный вариант той же логики это Nano, его разбор в распиновке Nano.

• Гирлянда-матрица или шторка из ленты WS2812 с десятками эффектов: памяти хватает с запасом, старт в уроке про WS2812
• Поливалка с электроклапанами на каждый горшок и датчиком влажности у каждого канала
• Метеостанция-логгер: RTC, дисплей, три датчика и Bluetooth одновременно, все пины и порты заняты делом
• Робот на 10–12 серв: у каждой свой пин, никакого мультиплексора

Тупик: после переезда шина молчит

Самый частый сюрприз переезда: проект работал на Uno, мы переставили его на Mega, и перестали работать датчики. Сканер I2C не находит ничего, а в коде ничего не менялось.

Причина в распиновке: на Uno шина I2C сидит на аналоговых входах A4 и A5, а на Mega аналоговые входы заняты исключительно измерением, и шина переехала на цифровые пины 20 и 21. Модуль при этом подключён и выглядит правильно. Второй сюрприз того же переезда: скетч, где analogWrite работал на пинах 3 и 5, на Mega продолжает работать, но если в проекте использовались пины 0 и 1 как обычные, то они молча занят USB-чипом и связь с компьютером начинает сбоить. Общее правило для переезда: сначала выписываем таблицу «функция, пин на Uno, пин на Mega» и сверяем её с даташитом, и только потом переносим скетч.

Личный опыт: сколько серв тянет Mega на самом деле

Мы собирали на Mega стенд с роботической рукой на двенадцати сервоприводах. Сама плата с управлением встала без вопросов, а вот питание пришлось переделывать: первые попытки питать сервы от вывода 5V заканчивались перезагрузкой платы в момент, когда рука резко меняла позу.

Помогли два решения, и оба относятся к питанию, а не к коду. Первое: сервы получили отдельный блок питания на 5–6 В с общей землёй, и просадка исчезла. Второе: в коде мы перевели движение на millis() вместо delay(), чтобы во время хода плата не «засыпала» и не пропускала команды. Отдельно мы оценили, сколько тока нужно заложить в блок: при пике на каждую из двенадцати серв закладывали примерно по 100–150 мА, и блок на 2–3 А закрыл задачу с запасом. Позже мы посчитали и по факту, и цифры сошлись: запас по току в полтора раза оказался правичным решением.

Авторская позиция: стоит ли менять плату

Мы советуем не менять плату, пока проект влезает в текущую. Mega это не апгрейд по умолчанию, а ответ на конкретную задачу: не хватает пинов, не хватает памяти, не хватает портов. Если у вас два-три датчика, дисплей и кнопка, Uno справится, и останется много свободных выводов.

Когда же переезд оправдан, Mega действительно удобна: там, где раньше приходилось городить несколько плат или гордиться мультиплексором. Робот-манипулятор, 3D-принтер на RAMPS, логгер с двумя радиомодулями и GPS, матрица WS2812 с тяжёлой графикой. И заметьте: если задача упирается в число серв и в питание, а не в логику, то Nano или Pro Mini дадут то же самое дешевле и компактнее. Мы советуем смотреть на Mega только тогда, когда действительно нужны четыре UART или память под шрифты и буферы.

Частые вопросы