AVR и Arduino

Расширенные платы Arduino MEGA и DUE

Огромная популярность платформы Arduino не могла не привести к появлению множества разнообразных устройств, поддерживающих данную концепцию. Среди них можно отметить миниатюрные варианты и специализированные платы. Но все они плохо подходят для больших проектов. С целью удовлетворить запрос на мощный вариант платформы, разработчики создали плату MEGA. 

Arduino MEGA

По своей концепции Arduino MEGA является логическим продолжением базовой модели. Главным отличием от нее стали новый процессор и соответственно большее количество линий ввода/вывода. Для того, что бы упаковать все новшества, печатную плату удлинили и добавили дополнительные разъемы. В итоге количество цифровых линий стало равно 54, аналоговых входов – 16. При этом сохранилась полная поддержка всех шилдов, разработанных для, базовых моделей  типа UNO.

Arduino MEGA

На сегодняшний день выпускаются две платы серии MEGA. Первая из них представляет собой классический вариант. Она оснащена процессором ATmega2560, работающим на частоте 16МГц. Фактически данная плата – просто удлиненный вариант UNO, без каких-либо новшеств, но с более солидным процессором. Ее дальнейшим развитием стала плата MEGA ADK, которую разработчики оснастили дополнительным разъемом, выполняющим функции USB Host. Благодаря нему платформа получила возможность управлять разнообразными устройствами на шине USB.

Arduino DUE

Дальнейшее развитие Arduino MEGA, да и всего проекта в целом, прослеживается в плате Arduino DUE. Фактически это самый современный и при этом самый мощный вариант платформы. В его основе, впервые за всю историю Arduino, установлен 32-х разрядный ARM процессор AT91SAM3X8E. Такой процессор обладает быстродействием, в десятки раз превышающим характеристики 8-ми разрядных микроконтроллеров. Тактовая частота выбрана равной 84МГц. Пользователю доступно 512 кБайт памяти программ, что в 2 раза превышает объем у последних вариантов MEGA.

Arduino Due

Наряду с увеличением производительности, плата DUE имеет и некоторые другие особенности. В частности, линии ввода/вывода работают с сигналами, уровень которых составляет 3.3В. При этом они не толерантны к напряжению 5В. Видимо последний факт и позволяет пока существовать классическим вариантам Arduino MEGA. Претерпел некоторые изменения и состав периферийных линий. Если цифровых входов/выходов также осталось 54, то число аналоговых входов снижено до 12. Зато появилось два аналоговых выхода. Разъем ICSP, присутствующий на платах MEGA, заменен на коннектор шины SPI. Большое влияние на возможности платы оказывает и состав внутренних модулей микроконтроллера. Он включает 4 интерфейса UART, один из которых используется для заливки программы.  Встроенный USB также разведен на плате и может использоваться как для программирования, так и для подключения сложного периферийного оборудования. Входит в состав микроконтроллера DUE и популярный CAN-интерфейс.

Шилды для MEGA

В отличие от классических вариантов, шилдов для Arduino MEGA создано не так много. Объясняется это в первую очередь меньшей распространенностью платы, а также возможностью установки базовых модулей расширения. Тем не менее, имеется несколько моделей, получивших распространение во всем мире.

Самым простым вариантом конечно же можно считать шилд, предназначенный для прототипирования устройств. Но о нем рассказать особо нечего. Разные его варианты мало, чем отличаются друг от друга.  При выборе Proto Shield рекомендуется обратить внимание на вариант с полем для беспаечного макетирования.

Стандартный Proto Shield	Proto Shield с макетной платой

Гораздо более интересным и востребованным может оказаться дисплейный шилд, предназначенный для подключения цветного жидкокристаллического дисплея с тач-панелью. Его использование помогает реализовать высококачественный человеко-машинный интерфейс. Благодаря готовым библиотекам проекта не требуется программировать низкоуровневый протокол обмена, и целиком сконцентрироваться на визуальной части. Имеется несколько вариантов подобных шилдов, поэтому следует проявить внимательность при выборе и учесть, что в большинстве случаев модули поставляются без дисплея.

Дисплейный шилд	Дисплейный шилд в сборе

Следующим шилдом, заслуживающим внимание стал вариант для подключения датчиков Sensor Shield. Данная разработка является частью большого набора готовых датчиков и исполнительных устройств, нацеленного в первую очередь на образовательные цели. Плата содержит множество распаянных штыревых разъемов, к которым и предлагается подключать внешние элементы, оснащенные также стандартизированными соединителями. Шилдом 3в1 можно считать Mega IO Expansion Shield и его варианты, которые содержат три разъема для модулей XBee, слот для карт памяти mikroSD, макетное поле и штыревые разъемы. Данная плата фактически развивает идеи, заложенные в SensorShield, расширяя ее возможности за счет установки модулей радиосвязи. Продолжая тему связи нельзя не отметить  LinkSprite CuHead WiFi Shield, нацеленный на работу в сетях Wi-Fi, и Arduino GSM Shield, выполняющий функции передачи информации по стандарту GSM. Кстати, последний шилд, обладая размерами MEGA, можно использовать и с базовым вариантом платы.

Sensor shield	Xbee shield

Но, пожалуй, самым востребованным шилдом для Arduino MEGA оказался так называемый RAMPS (RepRap Arduino Mega Pololu Shield). Данная плата, фактически, представляет собой переходник между Arduino и модулями управления шаговыми двигателями от фирмы Polulu. Ее использование совместно с драйверами A4988 позволяет получить готовый контроллер ЧПУ, применяемый в огромном числе конструкций 3D принтеров. Комплект Arduino, RAMPS и A4988 представляет собой наглядный пример полезности открытых проектов и их огромнейших возможностей.

CuHead Wi-Fi shield	RAMPS

Платы Arduino MEGA и DUE еще одна неплохая разработка итальянской команды. Полностью реализуя базовую концепцию, эти устройства предоставляют весьма солидные возможности для создания проектов собственных вычислительных и управляющих устройств любому желающему.