第三十三课--Microduino制作烧写器/zh - 版本历史

2014年10月25日 (六) 15:24 Bdharduino@126.com

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用Microduino制作烧写器
{| style="width: 800px;"
|-
|
==目的==
本教程讲解了Microduino-Core作为烧写器的软硬件环境，实现了AVR烧写器的功能（烧写app区，烧写bootloader区，烧写熔丝等），同时介绍了AVRDUDE烧写工具、Intel 的.hex文件的组成结构。
==设备==
*'''[[Microduino-Core]]'''
Microduino-Core 是以 Atmel ATmega328P为核心的8位单片机开发核心板，是一个开源的、与 Arduino UNO 兼容的控制器模块。

*'''[[Microduino-USBTTL]]'''
下载程序模块，可直接与 Microduino-Core 或者Microduino-Core+ 相连，让他们与计算机通讯。它的下载接口用的是MicUSB，这也是Microduino小巧的一部分。Microduino大小与一枚一元硬币差不多大。下载线与绝大多数智能手机usb数据线是一样的，方便实用。

*其他硬件设备
{|class="wikitable"
|-
|相关硬件||数量||功能
|-
|10uf 16V电容 ||1个||连接于Microduino-Core 的RESET与GND。
|-
|UNO板 ||1个||模拟被烧写芯片，另一片Microduino-Core也可以。
|-
|USB数据连接线 ||1条||连通Microduino模块与计算机。
|-
|面包板 ||1块 ||各个元器件汇聚于此。
|-
|面包板跳线 ||1盒||电气连接线。
|-
|}

==实验原理图==
Microduino (烧写器) Uno兼容板（被烧写板）
D13 D13
D12 D12
D11 D11
D10 Reset
5V 5V
GND GND
Reset接10uf 电容到GND
接线就是这样的。这与Arduino官网提到的把Arduino 作为avr ISP 烧写器是一样的。链接：http://arduino.cc/en/Tutorial/ArduinoISP

==实验准备==
在按照实验原理图接线前，首先把Microduino-Core与Micoduino-USBTTL叠加，再把Microduino-Core烧入ArduinoISP的程序，这个很轻松吧。打开Arudino程序的File—Examples--ArduinoISP 见下图：
[[File: burn_ISPprog.jpg|600px|center|thumb]]
烧写完该程序后，Microduino-Core已经具备了作为烧录器的硬件能力。作为烧写器的Microduino-Core在烧写过程中自然不应该有重启动作，所以用到了一个10uF电容。好，按照实验原理图接好线。
实物见下图：
[[File: MicroandUNORealConn.JPG|600px|center|thumb]]

==相关实验==
 按照官网的说法来实现。
选择Tools—Programmer—ArduinoISP，这是在选择编程器。然后再点击Tools—Burn Bootloader。这时可以看到uno兼容板13脚的led闪烁，证明开始烧写了。uno的13脚与Microduino-Core
的13脚连在一起，所以uno上的小灯会闪烁。为什么arduino’板会选择13脚放led呢，可能是因为它的英文是SCK，也就是说烧写时钟到来时，它可兼作指示。只是我们用bootloader引导串口烧写时，它失去了闪烁的机会。
烧写成功图如下：[[File: burnBootloaderNormal.JPG|600px|center|thumb]]
烧写成功后，被烧写的uno板的bootloader区已经有了opti-boot代码。当我们点击uno的reset按键时，13脚的小灯会闪几下，这时的小灯闪烁是因为uno的bootloader开始工作了。
 瞒天过海，用ArduinoIDE烧写bootloader时顺便把app区的程序也烧写了。
当我们点下Tools—Burn Bootloader时，ArduinoIDE程序其实是把D:\Program Files\Arduino\hardware\arduino\bootloaders\optiboot目录下的optiboot_atmega328.hex作为烧写源文件的（根据安装目录不同，会有不同位置，Arduino官网提供的无需安装版里也可以方便找到hardware文件夹）。我们把optiboot_atmega328.hex稍改下名字再烧录，ArduinoIDE会提示avrdude: read from file 'D:\Program Files\Arduino\hardware\arduino\bootloaders\optiboot\optiboot_atmega328.hex' failed 是说找不到文件了。
见下图：[[File: optibootDirNG.jpg|600px|center|thumb]]
下面我们在这个文件上作些文章。
首先，我们打开ArduinoIDE的Blink程序，然后找到Blink程序生成的hex文件。如何找到该hex文件呢？只需在ArduinoIDE上点击，或是快捷键ctrl+R，编译程序，不上载。这时在状态提示栏的倒数第二行便会有它的目录了。如下图。ctrl+C，找到该文件。如果你的ArduinoIDE没有显示这行文字，需要点击File—Preference—compilation复选框。用记事本或是其它文本编辑器打开该hex文件，把它的内容复制到剪贴板。然后再粘贴到D:\Program Files\Arduino\hardware\arduino\bootloaders\optiboot\optiboot_atmega328.hex这个文件的最上边（optiboot_atmega328.hex可以作个备份，为了以后恢复）。如下图，笔者是用notpad打开，记事本也可以的。
[[File: blinkHEX.jpg|600px|center|thumb]]

删除下图选中的这一行
[[File: blinkHEX_deleteEndFlag.jpg|600px|center|thumb]]
OK，保存文件。
。再回到ArduinoISP的程序界面，点击Tools—Burn Bootloader，烧写完成后看到了什么？是的，13脚的led开始blink了，点击uno的Reset，led先是执行bootloader的闪烁，然后开始无休止的执行blink。这说明了我们的uno中既烧入了opti的bootloader，也烧入了app区的blink程序。一次完成，这样实际量产时，会给生产带来方便。

下面介绍下.hex文件的组成，我们以optibootloader的第一行为例。:107E0000112484B714BE81FFF0D085E080938100F7。“：”的概念我们不去管它，“10”代表了该行的有效字节数为16，16进制嘛，10代表16。然后是“7E00”代表了328芯片Flash的地址位置，为什么是7E00，因为opti的bootloader有512个Byte（256Word），用32768（328的总Flash空间）减去512，得到的16进制数就是7E00，熔丝位烧写合适，复位向量就会直接跳到这里来的啊。后面的“00”，我们不去管它。然后是“112484B714BE81FFF0D085E080938100”共16个字节，对了，就是开头的“10”表征的这16个字节。最后一个字节是“F7”,和校验字节。校验的是“107E0000112484B714BE81FFF0D085E080938100”这一代堆数，什么是和校验？0X01的和校验字节就是FF，0X02的和校验字节就是FE，也就是总数加起来必须是256的整数倍。下面一个小软件可以获取和校验字节。供参考。上文删除的那一行“00000001FF”文字表明.hex文件的结束，如果不删这一行，两个hex文件揉在一起，后面的.hex文件不会被执行到。
[[File: sumCheck.jpg|600px|center|thumb]]
更多更详细的hex文件描述可参考https://en.wikipedia.org/wiki/Intel_HEX
嗯，.hex文件介绍就写这么多吧。ArduinoIDE中File—Upload Using Programmer。单击它烧写blink程序后，bootloader就丢失了，读者熟悉了.hex文件之后，也就能知道个中缘由了。
 脱离ArduinoIDE环境，直接寻求avrdude烧写。
ArduinoIDE烧写程序从本质上说也是调用的avrdude烧写软件。Avrdude 链接：'''[[File:AVRDUDE.rar]]'''，Avrdude GUI 链接： ''' [[File: AVRdude GUI.rar]] '''。
Avrdude是直接使用命令行操作的软件，Avrdude GUI化命令行为UI界面。
下面以Avrdude.exe文件在D盘根目录下为例。Windows开始菜单—运行—cmd—回车—d:--回车—dir—回车—avrdude---回车可见下图。
[[File: avrdudeInit.jpg.jpg|600px|center|thumb]]

输入avrdude -p m328p -c stk500v1 -b 19200 -P com2 -U flash:w:d:\a.hex:i 后回车，接下来就是见证奇迹的时刻。看到一大堆#号（下图），然后再看13脚的led狂闪，事情成了，Flash写入了d:\a.hex文件，该文件读者可从前文提到的揉在一起的（含app，bootloader）.hex文件复制更名得到。Com口依据读者电脑更改，如果电脑的com口编号大，要改为小编号。笔者就因为Microduino-USBTTL被识别成com15耗进去几个小时，在设备管理器中更改即可。Avrdude更多命令行的学习请参考http://www.ladyada.net/learn/avr/avrdude.html。
[[File: avrdudeSucc.jpg.jpg|600px|center|thumb]]

下面介绍下Avrdude GUI。按下图选择
[[File: avrdudeUI.jpg.jpg|600px|center|thumb]]
-b 19200是必须要输入的。点击看看效果吧。由图可以看出，熔丝位、锁定位、eeprom、Flash都由你掌控。自然，用命令行的方式也都可以实现。
这时，我们实现的功能已不仅仅是ArduinoIDE提供的烧写bootloader功能，我们借助ArduinoISP，avrdude GUI ,可以实现avr编程器能够实现的功能。用Microduino-Core
与Microduino-USBTTL实实在在打造出了AVRISP。

 扩展实验：用淘宝上常见的USBasp与USBtinyISP烧写器6Pin或10Pin ISP接口直接接到uno。
实物见下图：
用USBasp+avrdude（或avrdude GUI）可以实现读取烧写等。
用USBasp+ArduinoIDE不能实现，ArduinoIDE环境不能识别淘宝20元左右的USBasp。
用USBasp+progisp可以实现读取烧写等。

USBtinyISP极客工坊有售。
USBtiny+ avrdude（或avrdude GUI）可以实现读取烧写等。
USBtiny+ArduinoIDE可以实现在ArduinoIDE环境中使用Burn bootloader或是Upload Using Programmer。

并且在avrdude命令行模式下，两款avr编程器均不需要输入-b 19200。在avrdude GUI中也无需输入。

==结果==
用Microduino-Core 与Microduino USBTTL实现了AVR通用编程器的功能，不管hex文件来自iccavr或是iar for avr抑或是atmel studio，都可以通过记事本把bootloader代码叠加进去，也不论芯片是88,168还是328，本文提到的Microduino烧写器(STK500v1协议)都可以帮你实现读取烧写。本文参考了阿古作坊里的文章，http://aguegu.net/?p=1507，感谢阿古。
==视频==
|}

@@ 第67行： / 第67行： @@
 OK，保存文件。再回到ArduinoISP的程序界面，点击Tools—Burn Bootloader，烧写完成后看到了什么？是的，13脚的led开始blink了，点击uno的Reset，led先是执行bootloader的闪烁，然后开始无休止的执行blink。这说明了我们的uno中既烧入了opti的bootloader，也烧入了app区的blink程序。一次完成，这样实际量产时，会给生产带来方便。
-下面介绍下.hex文件的组成，我们以optibootloader的第一行为例。:107E0000112484B714BE81FFF0D085E080938100F7。“：”的概念我们不去管它，“10”代表了该行的有效字节数为16，16进制嘛，10代表16。然后是“7E00”代表了328芯片Flash的地址位置，为什么是7E00，因为opti的bootloader有512个Byte（256Word），用32768（328的总Flash空间）减去512，得到的16进制数就是7E00，熔丝位烧写合适，复位向量就会直接跳到这里来的啊。后面的“00”，我们不去管它。然后是“112484B714BE81FFF0D085E080938100”共16个字节，对了，就是开头的“10”表征的这16个字节。最后一个字节是“F7”,和校验字节。校验的是“107E0000112484B714BE81FFF0D085E080938100”这一代堆数，什么是和校验？0X01的和校验字节就是FF，0X02的和校验字节就是FE，也就是总数加起来必须是256的整数倍。下面一个小软件可以获取和校验字节。供参考。上文删除的那一行“00000001FF”文字表明.hex文件的结束，如果不删这一行，两个hex文件揉在一起，后面的.hex文件不会被执行到。
+下面介绍下.hex文件的组成，我们以optibootloader的第一行为例。:107E0000112484B714BE81FFF0D085E080938100F7。“：”的概念我们不去管它，“10”代表了该行的有效字节数为16，16进制嘛，10代表16。然后是“7E00”代表了328芯片Flash的地址位置，为什么是7E00，因为opti的bootloader有512个Byte（256Word），用32768（328的总Flash空间）减去512，得到的16进制数就是7E00，熔丝位烧写合适，复位向量就会直接跳到这里来的啊。后面的“00”，我们不去管它。然后是“112484B714BE81FFF0D085E080938100”共16个字节，对了，就是开头的“10”表征的这16个字节。最后一个字节是“F7”,和校验字节。校验的是“107E0000112484B714BE81FFF0D085E080938100”这一大堆数，什么是和校验？0X01的和校验字节就是FF，0X02的和校验字节就是FE，也就是总数加起来必须是256的整数倍。下面一个小软件可以获取和校验字节。供参考。上文删除的那一行“00000001FF”文字表明.hex文件的结束，如果不删这一行，两个hex文件揉在一起，后面的.hex文件不会被执行到。
 [[File: sumCheck.jpg|600px|center|thumb]]
 更多更详细的hex文件描述可参考https://en.wikipedia.org/wiki/Intel_HEX
@@ 第77行： / 第77行： @@
 下面以Avrdude.exe文件在D盘根目录下为例。Windows开始菜单—运行—cmd—回车—d:--回车—dir—回车—avrdude---回车 可见下图。
 [[File: avrdudeInit.jpg.jpg|600px|center|thumb]]
-输入avrdude -p m328p -c stk500v1 -b 19200 -P com2  -U flash:w:d:\a.hex:i  后回车，接下来就是见证奇迹的时刻。看到一大堆#号（下图），然后再看13脚的led狂闪，事情成了，Flash写入了d:\a.hex文件，该文件读者可从前文提到的揉在一起的（含app，bootloader）.hex文件复制更名得到。Com口依据读者电脑更改，如果电脑的com口编号大，要改为小编号。笔者就因为Microduino-USBTTL被识别成com15耗进去几个小时，在设备管理器中更改即可。Avrdude更多命令行的学习请参考http://www.ladyada.net/learn/avr/avrdude.html。
+输入avrdude -p m328p -c stk500v1 -b 19200 -P com2  -U flash:w:d:\a.hex:i  后回车，接下来就是见证奇迹的时刻。看到一大堆#号（下图），然后再看13脚的led狂闪，事情成了，Flash写入了d:\a.hex文件，该文件读者可从前文提到的揉在一起的（含app，bootloader）.hex文件复制更名得到。Com口依据读者电脑更改，如果电脑的com口编号大，要改为小编号。笔者就因为Microduino-USBTTL被识别成com15耗进去几个小时，在设备管理器中更改即可。Avrdude更多命令行的学习请参考http://www.ladyada.net/learn/avr/avrdude.html
   [[File: avrdudeSucc.jpg.jpg|600px|center|thumb]]

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 GND	GND
 Reset接10uf 电容到GND
-接线就是这样的。这与Arduino官网提到的把Arduino 作为avr ISP 烧写器是一样的。链接：http://arduino.cc/en/Tutorial/ArduinoISP
+接线就是这样的。这与Arduino官网提到的把Arduino 作为avr ISP 烧写器是一样的。
 ==实验准备==

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 ==相关实验==
-	按照官网的说法来实现。
+*'''按照官网的说法来实现。'''
 选择Tools—Programmer—ArduinoISP，这是在选择编程器。然后再点击Tools—Burn Bootloader。这时可以看到uno兼容板13脚的led闪烁，证明开始烧写了。uno的13脚与Microduino-Core
 的13脚连在一起，所以uno上的小灯会闪烁。为什么arduino’板会选择13脚放led呢，可能是因为它的英文是SCK，也就是说烧写时钟到来时，它可兼作指示。只是我们用bootloader引导串口烧写时，它失去了闪烁的机会。
 烧写成功图如下：[[File: burnBootloaderNormal.JPG|600px|center|thumb]]
 烧写成功后，被烧写的uno板的bootloader区已经有了opti-boot代码。当我们点击uno的reset按键时，13脚的小灯会闪几下，这时的小灯闪烁是因为uno的bootloader开始工作了。
-	瞒天过海，用ArduinoIDE烧写bootloader时顺便把app区的程序也烧写了。
 当我们点下Tools—Burn Bootloader时，ArduinoIDE程序其实是把D:\Program Files\Arduino\hardware\arduino\bootloaders\optiboot目录下的optiboot_atmega328.hex作为烧写源文件的（根据安装目录不同，会有不同位置，Arduino官网提供的无需安装版里也可以方便找到hardware文件夹）。我们把optiboot_atmega328.hex稍改下名字再烧录，ArduinoIDE会提示avrdude: read from file 'D:\Program Files\Arduino\hardware\arduino\bootloaders\optiboot\optiboot_atmega328.hex' failed 是说找不到文件了。
 见下图：[[File: optibootDirNG.jpg|600px|center|thumb]]
@@ 第63行： / 第64行： @@
 删除下图选中的这一行
 [[File: blinkHEX_deleteEndFlag.jpg|600px|center|thumb]]
-OK，保存文件。
+OK，保存文件。再回到ArduinoISP的程序界面，点击Tools—Burn Bootloader，烧写完成后看到了什么？是的，13脚的led开始blink了，点击uno的Reset，led先是执行bootloader的闪烁，然后开始无休止的执行blink。这说明了我们的uno中既烧入了opti的bootloader，也烧入了app区的blink程序。一次完成，这样实际量产时，会给生产带来方便。
 下面介绍下.hex文件的组成，我们以optibootloader的第一行为例。:107E0000112484B714BE81FFF0D085E080938100F7。“：”的概念我们不去管它，“10”代表了该行的有效字节数为16，16进制嘛，10代表16。然后是“7E00”代表了328芯片Flash的地址位置，为什么是7E00，因为opti的bootloader有512个Byte（256Word），用32768（328的总Flash空间）减去512，得到的16进制数就是7E00，熔丝位烧写合适，复位向量就会直接跳到这里来的啊。后面的“00”，我们不去管它。然后是“112484B714BE81FFF0D085E080938100”共16个字节，对了，就是开头的“10”表征的这16个字节。最后一个字节是“F7”,和校验字节。校验的是“107E0000112484B714BE81FFF0D085E080938100”这一代堆数，什么是和校验？0X01的和校验字节就是FF，0X02的和校验字节就是FE，也就是总数加起来必须是256的整数倍。下面一个小软件可以获取和校验字节。供参考。上文删除的那一行“00000001FF”文字表明.hex文件的结束，如果不删这一行，两个hex文件揉在一起，后面的.hex文件不会被执行到。
@@ 第71行： / 第70行： @@
 更多更详细的hex文件描述可参考https://en.wikipedia.org/wiki/Intel_HEX
 嗯，.hex文件介绍就写这么多吧。ArduinoIDE中File—Upload Using Programmer。单击它烧写blink程序后，bootloader就丢失了，读者熟悉了.hex文件之后，也就能知道个中缘由了。
-	脱离ArduinoIDE环境，直接寻求avrdude烧写。
 ArduinoIDE烧写程序从本质上说也是调用的avrdude烧写软件。Avrdude 链接：'''[[File:AVRDUDE.rar]]'''，Avrdude GUI 链接： ''' [[File: AVRdude GUI.rar]] '''。
 Avrdude是直接使用命令行操作的软件，Avrdude GUI化命令行为UI界面。
 下面以Avrdude.exe文件在D盘根目录下为例。Windows开始菜单—运行—cmd—回车—d:--回车—dir—回车—avrdude---回车 可见下图。
 [[File: avrdudeInit.jpg.jpg|600px|center|thumb]]
 输入avrdude -p m328p -c stk500v1 -b 19200 -P com2  -U flash:w:d:\a.hex:i  后回车，接下来就是见证奇迹的时刻。看到一大堆#号（下图），然后再看13脚的led狂闪，事情成了，Flash写入了d:\a.hex文件，该文件读者可从前文提到的揉在一起的（含app，bootloader）.hex文件复制更名得到。Com口依据读者电脑更改，如果电脑的com口编号大，要改为小编号。笔者就因为Microduino-USBTTL被识别成com15耗进去几个小时，在设备管理器中更改即可。Avrdude更多命令行的学习请参考http://www.ladyada.net/learn/avr/avrdude.html。
   [[File: avrdudeSucc.jpg.jpg|600px|center|thumb]]
@@ 第86行： / 第85行： @@
 与Microduino-USBTTL实实在在打造出了AVRISP。
-	扩展实验：用淘宝上常见的USBasp与USBtinyISP烧写器6Pin或10Pin  ISP接口直接接到uno。
+*'''扩展实验：用淘宝上常见的USBasp与USBtinyISP烧写器6Pin或10Pin  ISP接口直接接到uno。'''
 实物见下图：
 用USBasp+avrdude（或avrdude GUI）可以实现读取烧写等。
 用USBasp+ArduinoIDE不能实现，ArduinoIDE环境不能识别淘宝20元左右的USBasp。

@@ 第99行： / 第99行： @@
 ==结果==
-用Microduino-Core 与Microduino USBTTL实现了AVR通用编程器的功能，不管hex文件来自iccavr或是iar for avr抑或是atmel studio，都可以通过记事本把bootloader代码叠加进去，也不论芯片是88,168还是328，本文提到的Microduino烧写器(STK500v1协议)都可以帮你实现读取烧写。本文参考了阿古作坊里的文章，http://aguegu.net/?p=1507，感谢阿古。
+用Microduino-Core 与Microduino USBTTL实现了AVR通用编程器的功能，不管hex文件来自iccavr或是iar for avr抑或是atmel studio，都可以通过记事本把bootloader代码叠加进去，也不论芯片是88,168还是328，本文提到的Microduino烧写器(STK500v1协议)都可以帮你实现读取烧写。本文参考了阿古作坊里的文章，http://aguegu.net/?p=1507           感谢阿古。
 ==视频==
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