第三十四课--Microduino制作烧写器/zh

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 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-Core (作为烧写器) Uno兼容板（被烧写板） D13 D13 D12 D12 D11 D11 D10 Reset 5V 5V 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： 文件:Burn ISPprog.jpg 600px 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： 文件:MicroandUNORealConn.JPG 600px 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： 文件:BurnBootloaderNormal.JPG 600px 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： 文件:OptibootDirNG.jpg 600px 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上点击编译按钮，或是快捷键ctrl+R，校验编译程序，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： 文件:BlinkHEX.jpg 600px 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notepad打开，记事本也可以的。 文件:HexConn.jpg 600px 删除下图选中的这一行 文件:BlinkHEX deleteEndFlag.jpg 600px 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。 文件:CheckSum.zip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。 文件:SumCheck.jpg 600px 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:文件:AVRDUDE.rar Avrdude GUI 链接:文件:AVRdude GUI.rar Avrdude是直接使用命令行操作的软件，Avrdude GUI化命令行为窗口UI。 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: 文件:AvrdudeInit.jpg.jpg 600px 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，com口编号在设备管理器中更改即可。 Avrdude更多命令行学习请参考:http://www.ladyada.net/learn/avr/avrdude.html 文件:AvrdudeSucc.jpg.jpg 600px 下面介绍下Avrdude GUI。按下图选择 文件:AvrdudeUI.jpg.jpg 600px -b 19200是必须要输入的。点击上图中蓝色圈起的按钮看看效果吧。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 烧写器实物见下图： 文件:OtherProgrammer.jpg.jpg 600px 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 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 USBtinyISP极客工坊有售。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还是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