برد آردوینو Arduino Mega2560 R3

خرید برد آردوینو Mega برای چه افرادی و چه پروژه هایی مناسب است؟

برد آردوینو مگا Arduino Mega بدون شک بیشترین تعداد ورودی را در بین تمام بردهای آردوینو به شما می‌دهد. برد آردوینو Mega دارای ۵۴ ورودی/خروجی دیجیتال است که ۱۵ عدد از آنها می‌توانند سیگنال PWM تولید کنند. علاوه بر پایه‌های دیجیتال، دارای ۱۶ پایه ورودی آنالوگ است. در نتیجه اگر در پروژه خود نیاز به پایه‌های زیادی دارید، خرید برد آردوینو Mega احتمالا بهترین انتخاب شماست. یکی دیگر از ویژگی‌های مهمی که برد آردوینو مگا Arduino Mega را بسیار قدرتمند می‌کند، ۴ پورت سریال سخت‌افزاری تعبیه شده است. بنابراین با صرف ۱٫۵ برابر فضای بیشتر و کمی پول بیشتر، با خرید برد آردوینو Mega عملا ۴ برد آردوینو Uno خواهید داشت.

علاوه بر بالا، تمامی کتابخانه‌ها و منابع آماده‌ای که برای برد آردوینو Uno نوشته شده است، قابل استفاده برای برد آردوینو Mega نیز هست. در نتیجه می‌توانید از طیف وسیعی از آموزش‌هایی که در رابطه بالا با نحوه اتصال و کار کردن انواع ماژول‌ها مانند ماژول‌های دما، رطوبت، فشار، تشخیص فاصله، انواع نمایشگرهای OLED و TFT با برد آردوینو Uno وجود دارد، برای پروژه خود با آردوینو Mega نیز استفاده کنید. همچنین شیلدهای مختلف که مخصوص برد آردوینو Uno ساخته شده‌اند امکان استفاده با برد آردوینو Mega را نیز دارند.

برای چه پروژه هایی نباید از برد آردوینو مگا Arduino Mega استفاده کنم؟

علاوه بر مزایای بسیار، برد آردوینو مگا Arduino Mega دارای کاستی‌هایی نیز هست که باعث می‌شود این برد برای استفاده در برخی پروژه‌ها مناسب نباشد. برای نمونه، در صورت نیاز به استفاده از وای‌فای یا بلوتوث در پروژه‌تان، این نیاز توسط برد آردینو Mega پاسخ داده نمی‌شود. در نتیجه برای داشتن این امکانات نیازمند تغییر برد و یا اضافه کردن ماژول‌های همچون انواع ماژول‌های بلوتوث مانند HC05 به پروژه خود هستید.

علاوه بر نداشتن امکانات بلوتوث و وای‌فای، برد آردوینو Mega مشابه دیگر بردهای آردوینو مبتنی بر میکروکنترلرهای AVR توان پردازشی بالایی ندارد. در واقع نهایت فرکانس کاری این بردها ۲۰مگاهرتز است.

در این پروژه‌ها، یکی از بهترین گزینه‌ها برای جایگزینی برد آردوینو می‌تواند خرید انواع بردهای ESP32 و ESP8266 باشند. سری بردهای ESP8266 دارای وای‌فای و سری بردهای ESP32 هم دارای وای‌فای و هم بلوتوث هستند. همچنین توان پردازشی بسیار بالاتری دارند.

پایه های برد آردوینو مگا

برد آردوینو مگا Arduino Mega در مجموع دارای ۷۰ پایه ورودی/خروجی است که در ادامه جزییات آن‌ها بیان می‌شود.

پایه‌های ورودی/خروجی دیجیتال

۵۴ پایه از مجموع ۷۰ پایه ورودی/خروجی برد آردوینو Mega، پایه‌های ورودی/خروجی دیجیتال آن هستند. در واقع با برنامه‌نویسی این برد، می‌توانید این پایه‌ها را به عنوان ورودی و یا خروجی قرار داده مقادیر دیجیتال HIGH و LOW را در حالت ورودی مقادیر از آن‌ها خوانده و در حالت خروجی در آن‌ها بنویسید. این پایه‌ها به ترتیب به نام پایه‌های ۰ تا ۵۳ شناخته می‌شوند.

پایه‌های ورودی آنالوگ

۱۶ پایه دیگر از مجموع ۷۰ پایه ورودی/خروجی برد آردوینو Mega، پایه‌های ورودی آنالوگ هستند. به کمک این پایه‌ها می‌توانید ولتاژهای آنالوگ را به عنوان ورودی بخوانید. این پایه‌ها ۱۰ بیت بوده و در نتیجه توانایی خواندن ولتاژهای ورودی تا دقت ۴٫۸۸mV (5V/1024=4.88mV) را دارند.

این پایه‌ها همچنین می‌توانند همانند پایه‌های ورودی خروجی دیجیتال، برای خواندن و نوشتن مقادیر دیجیتال نیز استفاده شوند.

پایه‌های PWM

۱۵ پایه از مجموع ۵۴ پایه ورودی/خروجی دیجیتال، پایه‌های PWM هستند. به کمک این پایه‌ها، می‌توانید مقادیر آنالوگ در خروجی پایه‌ها بنویسید. این پایه‌ها ۸ بیت بوده و در نتیجه می‌توان ولتاژ آنالوگ با دقت ۱۹٫۵mV (5V/256=19.5mV) را در خروجی آن‌ها ایجاد کرد.

پایه‌های GND، ۵V و ۳٫۳V

برد آردوینو مگا Arduino Mega ، در مجموع دارای ۵ پایه GND، ۳ پایه ۵V و ۱ پایه ۳٫۳V است که از آن‌ها می‌توانید برای پروژه‌های خود استفاده کنید.

همانطور که اشاره شد، برد آردوینو مگا دارای تعداد بسیار زیادی پایه است. با این حال، اگر در پروژه خود نیاز به استفاده از تعداد پایه‌های زیادی ندارید، استفاده از برد آردوینو مگا به نوعی هدر دادن منابع محسوب می‌شود. در این صورت می‌توانید، بسته به تعداد پایه‌های مورد نیاز، از بردهایی مانند آردوینو Uno، آردوینو پرو مینی، لیلی‌پد و … استفاده کنید.

پروتکل‌های ارتباطی آردوینو مگا

برد آردوینو Mega از انواع پروتکل‌های ارتباطی مانند I2C، SPI و UART پشتیبانی می‌کند. پروتکل‌های ارتباطی بیان شده برای این برد، به صورت جزئی‌تر به شرح زیر است:

یک جفت پایه برای پروتکل ارتباطی I2C: پایه‌های ۲۰ و ۲۱، به ترتیب به عنوان SDA و SCL
چهار پایه برای پروتکل ارتباطی SPI: پایه‌های ۵۰، ۵۱، ۵۲ و ۵۳، به ترتیب به عنوان MISO، MOSI، SCK و SS
چهار جفت پایه برای برای پروتکل ارتباطی UART (سریال):

• پایه‌های ۰ و ۱، به ترتیب به عنوان RX0 و TX0.
• پایه‌های ۱۹ و ۱۸، به ترتیب به عنوان RX1 و TX1.
• پایه‌های ۱۷ و ۱۶، به ترتیب به عنوان RX2 و TX2
• پایه‌های ۱۵ و ۱۴، به ترتیب به عنوان RX3 و TX3.

علاوه بر این چهار جفت پایه، می‌توانید هر ۲ پایه دیگر از بین پایه‌های دیجیتال و آنالوگ برد را به عنوان SoftwareSerial در کد خود تعریف کنید.

در تصویر بالا، پایه‌های مربوطه به پروتکل‌های ارتباطی برد آردوینو مگا Arduino Mega آورده شده‌اند. بر خلاف پروتکل ارتباطی سریال، امکان تعریف پایه‌های دیگر برد آردوینو Mega به عنوان SPI و یا I2C وجود ندارد. در صورتی که نیاز به پایه‌های بیشتر برای پروتکل‌های SPI و I2C دارید، می‌توانید از سری بردهای توسعه ESP32 و ESP8266 استفاده کنید. امکان برنامه‌ریزی پایه‌های این دو سری بردهای توسعه به عنوان SPI و هم I2C وجود دارد.

حافظه آردوینو مگا

برد آردوینو مگا Arduino Mega، در مجموع دارای ۳ نوع حافظه مختلف است که در زیر به هر کدام از آن‌ها و کاربردشان اشاره می‌شود.

حافظه Flash (Flash Memory):
برد آردوینو Mega دارای ۲۵۶ کیلوبایت حافظه Flash است.

SRAM:
برد آردوینو Mega دارای یک حافظه SRAM به حجم ۸ کیلوبایت است.

EEPROM:
حافظه EEPROM موجود روی برد آردوینو Mega دارای حجم ۴ کیلوبایت است. این حافظه دارای تعداد نوشتن/پاک کردن‌های (write/erase cycle) محدود به تعداد ۱۰۰۰۰۰ سیکل است. در نتیجه باید مراقب اینکه به چه تعداد از این حافظه استفاده می‌کنید، باشید.

سرعت پردازش آردوینو مگا

سرعت کلاک (Clock Speed) برد آردوینو مگا Arduino Mega، ۱۶مگاهرتز است. این سرعت کلاک همان سرعت پردازش برد محسوب می‌شود. سرعت پردازش ۱۶مگاهرتز به معنای آن است که برد آردوینو Mega توانایی اجرای ۱۶۰۰۰ دستور در هر ثانیه را دارد. در صورتی در پروژه خود نیاز به سرعت پردازش بالاتر دارید، می‌توانید از سری بردهای آردوینو Due، بردهای توسعه مبتنی بر STM32، ESP8266 و ESP32 استفاده کنید. سرعت پردازش در این بردها می‎تواند به ترتیب تا ۱۲۸مگاهرتز، ۸۰مگاهرتز و ۲۴۰مگاهرتز برای بردهای STM32، ESP8266 و ESP32 برسد. (البته در نظر داشته باشید که این مقادیر تقریبی است و سرعت در بردهای گوناگون یک سری یکسان می‌تواند متفاوت باشد.)

اندازه آردوینو مگا

برد آردوینو مگا در ابعاد ۱۰۱٫۵۲mm * 53.3mm و وزن حدود ۳۷ گرم عرضه می‌شود. در صورتی که در پروژه خود نیاز به بردی با اندازه خیلی کوچک دارید، می‌توانید بردهای آردوینو نانو، آردوینو پرو میکرو ، آردوینو پرو مینی و آردوینو لیلی‌پد را بررسی کنید.

تغذیه آردوینو مگا

برای تغذیه این برد سه راه وجود دارد.

• از طریق کابل ارتباط USB
• از طریق جک آداپتور: ولتاژ ورودی بین ۷-۱۲ ولت
• از طریق پایه vin: ولتاژ ورودی بین ۷-۱۲ ولت
• ولتاژ پیشنهادی حداکثر ۹ ولت می باشد

تراشه درایور آردوینو مگا

تراشه درایور در بردهای توسعه در واقع یک قطعه USB-TTL است که به عنوان رابط بین میکروکنترلر و کامپیوتر عمل می‌کند. در حالت کلی، نوع این قطعه در عملکرد برد تاثیری ندارد.

در برد آردوینو مگا Arduino Mega، از یک میکروکنترلر Atmega16U2 یا Atmega8U2 به عنوان USB-TTL استفاده می‌شود.

مقایسه با سایر بردهای هم رده

برد آردوینو مگا Arduino Mega CH340G بیشترین شباهت را به برد آردوینو مگا دارند. در واقع برد آردوینو مگا Arduino Mega CH340G کاملا مشابه با برد آردوینو Mega است و همانطور که در بخش قبل توصیف شد، نوع درایور موجود در یک برد، تاثیری در عملکرد آن ندارد.

برد آردوینو Due نیز شباهت بسیاری از نظر تعداد پایه و اندازه به برد آردوینو مگا دارد و تنها میکروکنترلر استفاده شده روی آن از نوع STM (میکروکنترلر Atmel SAM3X8E ARM) بوده و از این نظر قدرت پردازشی بسیار بالاتری را نسبت به برد آردوینو مگا دارد.

چطور از برد آردوینو مگا Arduino Mega استفاده کنم؟

برد آردوینو Mega یک برد توسعه مبتنی بر میکروکنترلر ATmega2560 است. این برد شامل همه قطعات مورد نیاز برای پشتیبانی از میکروکنترلر است. در نتیجه برای شروع به کار با این برد می‌توانید به سادگی آن را با کابل USB به کامپیوتر متصل کنید یا با یک آداپتور AC-DC و یا باتری آن را روشن کنید. برای برنامه‌نویسی این برد به نرم‌افزار آردوینو IDE نیاز دارید که در ادامه بررسی می‌گردد.

برای شروع به کار با برد آردوینو Mega، در ابتدا لازم است که نرم‌افزار آردوینو IDE را بر روی سیستم خود نصب کنید.

ویژگی های فنی آردوینو مگا Mega-2560:

• میکروکنترلر: ATmega2560
• ولتاژ عملیاتی: ۵ ولت DC
• ولتاژ ورودی (پیشنهادی):۷-۱۲ ولت DC (بهترین ولتاژ کمتر از ۹ ولت)
• ولتاژ ورودی (محدوده): ۶-۲۰ ولت DC
• پین های دیجیتال ورودی/خروجی: ۵۴ عدد، که از ۱۵پایه ی آن میتوان به عنوان خروجی PWM استفادهکرد.
• پین های آنالوگ ورودی: ۱۶
• جریان DC مجاز هر پین ورودی/خروجی: ۴۰ میلی آمپر
• جریان DC مجاز برای پین ۳٫۳ ولتی : ۵۰ میلی آمپر
• حافظه فلش: ۲۵۶ کیلوبایت می‌باشد که ۸ کیلوبایت از آن توسط BootLoader استفاده می شود.
• مقدار SRAM برابرست با : ۸ کیلوبایت
• مقدار EEPROM برابرست با : ۴ کیلوبایت
• Clock Speed برابر است با : ۱۶ مگاهرتز