Arduino Mega 2560: wanneer kies je hem boven een Uno?

De Arduino Mega, meestal de Mega 2560, is een Arduino-board met 54 digitale pinnen, 16 analoge ingangen en 4 hardware-seriële poorten. Dat is veel meer dan een Uno. Je kiest hem als je project te veel sensoren, ledjes, knoppen of aangesloten apparaten heeft voor een kleiner board, zoals een lichtshow, een robot met veel motoren of een bedieningspaneel.

Voor de meeste beginnersprojecten heb je zo’n groot board niet nodig. Toch kom je de Arduino Mega vaak tegen: in startersets, in 3D-printers en in robots. In dit artikel leggen we uit wat de Mega kan, hoe je de pinout leest, wat het verschil is met de Arduino Uno en de Arduino Nano, en wanneer hij een goede keuze is. Wil je eerst het grotere plaatje? Lees dan de gids over Arduino of begin bij 3D-printen en digitaal maken.

Wat is de Arduino Mega 2560?

Arduino is volgens Wikipedia een Italiaans bedrijf dat open-source hardware en software maakt: kleine printplaten met een microcontroller, bedoeld om interactieve apparaten te bouwen. Het begon in 2005 op het Interaction Design Institute Ivrea als goedkoop leermiddel. De Uno is het bekendste board, de Mega biedt meer in- en uitgangen voor grotere projecten en de Nano is een compact board dat op een breadboard past.

De Arduino Mega 2560 Rev3 is de huidige versie van het grote board. Op de officiële Arduino-documentatie staat dat het board is bedoeld voor projecten die veel in- en uitgangen nodig hebben, en meerdere seriële verbindingen met andere apparaten. De naam komt van de chip: de ATmega2560. Je ziet ook de aanduiding Rev3, de derde herziening van het ontwerp. In een webwinkel vind je dezelfde board dus soms onder de naam Arduino Mega 2560 R3.

De Mega is een 8-bit board. Dat klinkt oud, en dat is het in zekere zin ook: het is veel eenvoudiger dan een Raspberry Pi of een ESP32. Dat is juist zijn kracht voor beginners. Er draait geen besturingssysteem, de code start meteen als je het board van stroom voorziet en je hebt direct controle over elke pin.

Specificaties in het kort

De officiële Arduino-winkelpagina van de Mega 2560 Rev3 geeft deze gegevens:

Wat betekenen deze getallen voor een hobbyist?

• 54 digitale pinnen kun je elk als ingang of uitgang gebruiken, bijvoorbeeld voor knoppen, ledjes, relais of een matrix van schakelaars.
• PWM (pulsbreedtemodulatie) op 15 pinnen laat je een led dimmen of een motor met verschillende snelheid laten draaien.
• 16 analoge ingangen zijn bedoeld voor sensoren die een spanning geven, zoals een lichtsensor of een potentiometer.
• 4 seriële poorten laten je tegelijk een computer, een gps-module en een Bluetooth-module aansluiten zonder dat ze elkaar in de weg zitten.
• 20 mA per pin is een grens. Een gewone led kun je er direct (met weerstand) aan hangen, een motor of een lamp niet. Daarvoor gebruik je een transistor of een driverbord.
• 256 KB flash is veel ruimte voor je programma. Een Uno heeft er een stuk minder.

Arduino Mega pinout begrijpen

Een Arduino Mega pinout is de kaart van alle pinnen en wat ze kunnen. De Mega heeft aan de zijkanten lange rijen pinnen en aan de ene kant een dubbele rij onderaan met digitale pinnen. Omdat er zoveel zijn, wordt het snel verwarrend. Gebruik daarom altijd een betrouwbare pinout, zoals die van Arduino zelf, en print hem eventueel uit.

De groepen pinnen

Je kunt de pinnen in een paar groepen indelen:

• Voeding. Pinnen voor 5 volt, 3,3 volt, de aarde (GND) en Vin. Via Vin kun je het board van stroom voorzien met een externe voeding, binnen de grenzen in de tabel hierboven.
• Digitale pinnen. Genummerd van 0 tot en met 53. Een deel daarvan kan PWM en een deel heeft een speciale functie.
• Analoge ingangen. Gelabeld A0 tot en met A15. Ze kunnen ook als digitale pin dienen.
• Seriële poorten. Vier UARTs, aangeduid als Serial, Serial1, Serial2 en Serial3. Serial is gekoppeld aan de USB-aansluiting. De andere drie zijn vrij voor modules.
• Communicatiebussen. De Mega ondersteunt ook SPI en I2C. Deze pinnen zitten op andere plekken dan bij een Uno. Dat is een veelgemaakte fout (zie verderop).
• Interrupts. Een aantal pinnen kan direct op een gebeurtenis reageren, zoals een druk op een knop, zonder dat het programma blijft kijken of er iets gebeurt.

Waarom de pinnen niet gelijk zijn aan die van de Uno

De Mega past onder veel Uno-shields, maar dat betekent niet dat alle pinnen dezelfde positie hebben. Bij de Uno zitten bijvoorbeeld de I2C-pinnen op A4 en A5 en SPI op pinnen 10 tot en met 13. Bij de Mega zitten ze op andere plekken. Een bibliotheek of voorbeeld die op de Uno werkt, kan op de Mega dus een andere pin nodig hebben, of werkt alleen als de bibliotheek de Mega ondersteunt. Zoek de pinout van jouw board op en vergelijk. Dit is een algemene richtlijn: controleer de documentatie voor de precieze nummers.

Voorzichtig met stroom

De 5 volt-pin geeft stroom aan wat je aansluit, maar het board heeft een beperkt vermogen. Vermijd dat je meerdere motoren of lange ledstrips rechtstreeks op de Mega aansluit. Gebruik een aparte voeding en verbind de aarde van beide met elkaar. Dat is een gangbare werkwijze bij elektronica. Aan een pin zet je nooit direct een zware belasting.

Wanneer kies je een Arduino Mega?

De Mega is geen beter board in het algemeen, maar een board voor een bepaalde situatie. Er zijn drie redenen om hem te kiezen.

1. Je hebt veel pinnen nodig. Een bedieningspaneel met veertig knoppen en ledjes, een ledmatrix of een model met veel sensoren past niet op een Uno. De Mega lost dat zonder extra chips op.
2. Je hebt meer dan één seriële verbinding nodig. Bij een Uno deel je één poort met de USB-verbinding. Op de Mega kun je tegelijk met meerdere modules praten en debuggen via de computer.
3. Je programma is groot. Als je code, tekst of bitmaps veel geheugen vragen, geeft de Mega meer ruimte.

Een Mega is dus handig bij projecten als:

• een 3D-printerbesturing of een CNC-opzet
• een robot met veel motoren en sensoren
• een domoticasysteem met veel relais
• een modelspoorbaan met veel wissels en seinen
• een eigen muziekinstrument of controller met veel knoppen

Wanneer een Uno of Nano genoeg is

Voor een eerste project met een paar ledjes, een knop en een sensor hoef je geen Mega te kopen. Een Uno kost minder, past in kleine behuizingen en heeft meer documentatie die op beginners is afgestemd. De Nano is nog compacter. Op de pagina’s over de Uno en de Nano lees je wat hun voor- en nadelen zijn. Heb je later een project dat te groot wordt, dan kun je altijd overstappen: de code is grotendeels hetzelfde.

Aan de slag: je eerste Arduino Mega-programma

De Arduino-software, de Arduino IDE, werkt op Windows, macOS en Linux. Programma’s heten sketches en zijn geschreven in een taal die op C en C++ lijkt. Elke sketch heeft twee onderdelen: setup() draait één keer bij het opstarten en loop() herhaalt zich eindeloos. Dat staat ook in de uitleg van Wikipedia over Arduino.

Een eerste stappenplan voor je Arduino Mega:

1. Installeer de software. Download de Arduino IDE van de website van Arduino. De menu’s veranderen per versie, dus kijk in de actuele handleiding als je iets niet vindt.
2. Sluit het board aan met een USB-kabel op je computer. Gebruik een kabel die ook data doorgeeft, niet alleen stroom.
3. Kies het juiste board in de software: Arduino Mega of Mega 2560. Dit is een veelgemaakte fout. Kies je het verkeerde board, dan gaat het uploaden mis of werkt je programma anders dan verwacht.
4. Kies de juiste poort waarop het board is aangesloten.
5. Open een voorbeeld, zoals het knipperende lampje (Blink). Dat is een standaard voorbeeld in de software.
6. Upload het programma. Het board heeft een bootloader die nieuwe code in het geheugen schrijft, zonder aparte programmer.
7. Kijk naar het ledje op het board. Knippert het, dan werkt alles.

Daarna bouw je verder. Sluit een led aan met een weerstand op een digitale pin, laat hem knipperen en voeg een knop toe. Elke stap leert je iets nieuws. Op de pagina met Arduino projecten vind je ideeën om mee verder te gaan.

Een breadboard gebruiken

Voor je eerste experimenten heb je een breadboard nodig. Daarop kun je onderdelen met draadjes verbinden zonder te solderen. Een Mega past niet op het breadboard zelf, maar je sluit hem met jumperdraden aan. Zo kun je met een paar draden van het board naar de plaat je schakeling bouwen.

Shields en uitbreidingen

Een shield is een uitbreidingsbord dat je boven op het board klikt. Wikipedia noemt als voorbeelden motorbesturing, displays, Ethernet en GPS. De Arduino-winkelpagina meldt dat de Mega met de meeste Uno-shields werkt. Dat is een handige eigenschap, maar controleer bij elk shield of het de Mega ondersteunt, vooral als het SPI of I2C gebruikt.

Een veelgebruikte combinatie is de Mega met een shield voor een 3D-printer of voor een groot touchscreen. Zulke shields maken gebruik van de vele pinnen. Wees voorzichtig met goedkope shields: lees of ze op 5 volt of 3,3 volt werken. Sluit je een 3,3 volt-module aan op een 5 volt-pin, dan kan die beschadigd raken.

Veilig werken met elektronica

Elektronica met 5 volt is voor de meeste mensen ongevaarlijk, maar een paar regels helpen je board en je onderdelen te beschermen:

• Werk met de stroom uit als je draden verplaatst.
• Houd je onder de aanbevolen ingangsspanning van 7 tot 12 volt als je Vin gebruikt. De grens van 6 tot 20 volt is een uiterste, niet het doel.
• Sluit nooit netspanning (230 volt) aan op je Arduino of breadboard. Dat is gevaarlijk. Wil je een lamp of apparaat schakelen, gebruik dan een daarvoor bedoelde, afgeschermde module en ga alleen verder als je weet wat je doet.
• Gebruik weerstanden bij ledjes zodat ze niet doorbranden en de pin niet overbelast raakt.
• Raak het board niet aan met natte handen en leg het niet op een metalen ondergrond.

Dit zijn algemene richtlijnen. Lees voor elk onderdeel de specificaties van de fabrikant.

Waar let je op bij het kopen?

Er zijn originele boards van Arduino en kloons van andere fabrikanten. Wikipedia schrijft dat de designs open zijn en dat iedereen een board mag maken, maar dat de naam Arduino voor officiële producten is gereserveerd. Een kloon werkt vaak prima, maar let op:

• De USB-chip. Sommige kloons gebruiken een andere chip, waarvoor je een extra stuurprogramma moet installeren.
• De kwaliteit van de pinnen en de voeding. Goedkope boards kunnen losse pinnen of een slechte spanningsregelaar hebben.
• Compatibiliteit. Controleer of het board echt dezelfde pinout heeft als de Mega 2560 Rev3.
• Wat zit erbij? Een USB-kabel is handig, maar niet altijd inbegrepen.

Bekijk ook de pagina over de Arduino kit en de Arduino starter kit als je liever een compleet pakket met onderdelen koopt.

Veelgestelde vragen over de Arduino Mega

Verder lezen