Ocelot

Если упрощенно, цифровой порт - это два ключа: один ("верхний") замыкает пин на 5V, второй ("нижний") - на землю. Если открыт верхний ключ, на порт выводится 1, если нижний, то 0. Закрыты оба ключа - порт работает как вход, т.н. Z-состояние.

Что будет если замкнуть два цифровых порта на друг-друге?

Если на один порт вывести 1, а на второй 0, будет короткое замыкание через верхний ключ первого порта и нижний ключ второго.

Возможны ли исключения?

Да, если вы гарантируете, что состояния портов всегда будут одинаковыми (00 или 11), ничего не сгорит.

А если только один на выход с высоким сигналом, а второй на вход?

Всё ок, вход прочитает единицу, ничего не сгорит.

А если оба на выход высокого сигнала?

Как уже было сказано, кз не будет. Но переключать оба порта нужно строго одновременно, за один такт.

А если оба на вход?

Не сгорит, но если больше ничего к этим портам не подключено, вход будет читать всякий случайный мусор.

Можно ли соединять пин 5V и читающий цифровой пин?
Можно ли соединять землю и читающий цифровой пин?

В обоих случаях можно. Но если случайно переключить пин на выход, будет кз. Поэтому замыкать входы на питание и на землю лучше не напрямую, а через резистор.

Можно ли соединять пин земли и 5V?

Будет короткое замыкание источника 5V. Ну хотя бы контроллер от этого не сгорит =)

Провода микрофона - желтый и красный сверху соединить напрямую.
Оставшиеся - 3 слева и 4 справа - провода наушников. Их соединить так:
Желтый слева - на желтый и зеленый справа.
Зелёный слева - на красно-оранжевый справа.
Синий слева - на синий справа.

Да. Симуляция используется при разработке железа. Компьютер целиком никто не симулирует, только разные блоки по отдельности. Есть RTL-симуляция (Register Transfer Level), когда схему моделируют на уровне регистров и логических элементов. Миллисекунда симуляции занимает порядка нескольких минут реального времени, в зависимости от сложности схемы и вычислительной мощности. Есть Gate-Level симуляция, там уже просчитываются процессы в каждом транзисторе. Её используют суровые бородатые дядьки (и тётьки), которые занимаются дизайном микросхем. Затраты времени и вычислительных ресурсов еще порядка на три выше, чем при RTL.

Вам нужно искать микросхемы 'Dot-matrix LCD driver'. Но что-то я сомневаюсь, что получится впихнуться в 15x15 мм без BGA. Один только корпус QFN100 столько занимает, а нужна еще обвязка и место для разводки проводников.

Протокол похож на USART только в самом общем виде. Можно использовать аппаратный USART контроллера, но всё равно остаётся много жонглирования отдельными битами, и полностью автоматизировать обмен данными (например, через DMA) вряд ли выйдет.
Есть уже готовые библиотеки PS/2 под STM32. Вот, например: https://github.com/gandro/stm32-ps2

И не забудьте про согласование уровней, PS/2 - пятивольтовый!

WGM12 равен трём.
(1 << WGM12) равно 0b00001000 (единица, сдвинутая на три бита влево)
TCCR1B |= (выражение) это побитовое или, устанавливает в единицу те биты регистра TCCR1B, которые у правого операнда равны единице, а остальные не трогает. Например:
TCCR1B = 0b10101010;
TCCR1B |= 0b00001111;
теперь TCCR1B будет равен 0b10101111;

Если втупую считать ёмкость, получается C = 1А*3с / 5В = 0,6Ф. Но!

1) Ионистор - не аккумулятор, при разрядке напряжение на нем падает по экспоненте. Полная ёмкость соответствует разрядке от 5В до нуля. Если нужно поддерживать напряжение, скажем, не ниже 4,5В, то придётся брать ионистор в десятки раз большей ёмкости.
Или (что лучше) поставить после него повышающий (Step-Up) преобразователь. Ионистор будет разряжаться с 5 до 2 вольт, а на выходе преобразователя будут стабильные 5В. Необходимая ёмкость ионистора (с учётом КПД преобразователя) - 1,5Ф

2) Обычный ионистор 5,5В 1,5Ф имеет внутреннее сопротивление в десятки ом, поэтому ток 1А из него вытянуть не получится. Нужно брать ионисторы с низким внутренним сопротивлением. Например, должны подойти Panasonic EECHL0E405 или EECHL0E755
Datasheet: https://industrial.panasonic.com/cdbs/www-data/pdf...
Они на напряжение 2,7В, так что нужно соединить два последовательно и удвоить ёмкость.

Продолжаем ликбез =)
Скорее всего, вы будете использовать аппаратный USART. Значит, ноги DI и RO нужно подключить к TX и RX соответственно. На картинке у вас они перепутаны - исправьте. Ноги DE/RE отвечают за выбор направления потока, 1=передача, 0=приём. Поскольку в атмеге у USART нет аппаратного контроля потока, то этой ногой придётся дёргать программно. Смело вешайте DE/RE на любой свободный выход, куда удобнее. В момент начала передачи нужно будет поднять этот выход в 1, а после окончания передачи (по прерыванию USART Tx Complete) - сбросить в 0

VCC - на +5В
GND - соответственно, на землю
OUTPUT - на любой вход Arduino, и через резистор 10к подтянуть к 5В
Такой тип выхода называется "открытый коллектор". Когда датчик срабатывает, в нём открывается транзистор и замыкает выход на землю, на ноге контроллера будет лог.0. Всё остальное время через подтяжку поступает напряжение питания, и будет лог.1.

Вместо LDI нужно использовать инструкцию IN. А для вывода в регистр, соответственно, OUT.