Распиновка ATmega328 (ATmega328P): пины DIP-28 и прошивка через ISP

Корпуса: DIP-28 и TQFP-32

Один и тот же кристалл продаётся в двух упаковках. DIP-28 — крупные ножки под макетку и панельку, чип вынимается пальцами без паяльника. TQFP-32 — плоский квадрат 8×8 мм с ножками по четырём сторонам: он распаян на Nano, Pro Mini и большинстве плат-клонов. У TQFP на два аналоговых входа больше — ADC6 и ADC7: именно они на Nano зовутся A6 и A7. Выводы кварца PB6 и PB7 в TQFP остаются на месте, так что логика у обеих упаковок совпадает.

Группы портов B, C, D

Все 23 линии ввода-вывода внутри чипа собраны в три порта. PB0–PB5 — это D8–D13: порт B держит SPI (PB2–PB5 — SS, MOSI, MISO, SCK) и встроенный светодиод на PB5. PC0–PC5 — аналоговые входы A0–A5, на PC4/PC5 сидит I2C. PD0–PD7 — это D0–D7: на PD0/PD1 живёт UART, на PD2/PD3 — внешние прерывания INT0 и INT1, ШИМ раскидан по PD3, PD5 и PD6. Старшие биты заняты периферией: PB6/PB7 — кварц, PC6 — RESET. Знать принадлежность пина к порту нужно для прямой работы с регистрами: DDRB, PORTB и PINB вместо digitalWrite.

Питание и тактирование

Чип живёт от 1.8 до 5.5 В. Но частота завязана на питание: до 4 МГц можно при 1.8 В, до 10 МГц — при 2.7 В, полные 20 МГц — только при 4.5–5.5 В. Кварц 16 МГц, которым прошиты Uno и Nano, честно работает на пяти вольтах; от трёх батареек тот же кварц формально вне спецификации. Про стабилизаторы и источники — в гайде по питанию.

RESET (пин 1) на плате подтянут резистором 10 кОм к питанию: без подтяжки чип перезапускается от наводок, а конденсатор 100 нФ на линию DTR даёт автосброс при прошивке по UART. AREF (пин 21) — вход опоры АЦП: по умолчанию опорное берётся с AVCC, внутри доступна и своя на 1.1 В; между AREF и землёй на плате стоит конденсатор 100 нФ.

Прошивка голого чипа: Uno как программатор

Свежий чип из магазина пустой: без загрузчика, на заводских фьюзах с внутренним генератором 1 МГц. Самый дешёвый путь прошить его — вторая Arduino со скетчем ArduinoISP: откройте Файл → Примеры → 11.ArduinoISP, залейте в Uno, соедините платы по таблице и в IDE выберите «Прошить через программатор».

// Голый ATmega328P: светодиод с резистором 220 Ом между PB5 и GND
// PB5 — физический пин 19 чипа, он же D13 на Uno
 
void setup() {
  DDRB |= (1 << PB5);        // PB5 — выход
}
 
void loop() {
  PORTB ^= (1 << PB5);       // инвертировать бит — фронт раз в полсекунды
  delay(500);                // при кварце 16 МГц это мигание 1 Гц
}

ATmega328P и ATmega328: в чём разница

Буква P — это picoPower: тот же чип с доработанными спящими режимами. В power-down ATmega328P опускается примерно до 0.1 мкА — батарейный проект на нём живёт годами, старый ATmega328 в той же яме ест на порядок больше. Сигнатуры у чипов различаются (1E 95 0F против 1E 95 14), поэтому программатор при записи загрузчика может отчитаться о незнакомом кристалле — прошиваются оба одинаково. С 2010-х коробочные Uno и Nano комплектуются только 328P. В свежих клонах встречается ещё ATmega328PB: у него два SPI, два I2C и лишний UART, но для него нужно ставить отдельное ядро в IDE.

Оживший чип ведёт себя как маленькая Uno: те же D2–D13 и A0–A5, те же библиотеки. Схему первой мигалки с резистором удобнее собрать по уроку про светодиод и гайду по подключению, а платы вокруг этого кристалла разобраны в распиновке Uno и распиновке Nano.

Частые вопросы