Любая версия Freeduino / Arduino может выступать в роли ISP программатора, с помощью которого можно, например, изменить bootloader в другой аналогичной плате, или прошить bootloader в новую микросхему ATmega. В описании указывается Arduino, но фактически может быть использован любой клон, включая все варианты Freeduino.
Здесь рассматривается два варианта ISP программатора на основе Arduino: Mega-ISP, который может быть собран из любой версии Arduino и его клонов, и Bit-Bang программатор, для которого подойдут только те варианты Arduino, которые имеют дополнительно выведенные на специальный разъем контакты микросхемы FT232RL.
Особенности ISP/ICSP
Аббревиатуры ISP и ICSP означают In System Programming и In Circuit Serial Programming соответственно. Это означает программирование чипа уже подключенного в некоторую схему, программирование в готовом устройстве по последовательному протоколу.
Принципиально важным является то, что программируемый микроконтроллер должен успешно "завестись", и только после этого он будет в состоянии принимать данные от программатора. Для нас это означает, что он должен быть подключен к питанию, и иметь соответствующий источник тактовых сигналов. Питание проще всего подавать через сам разъем ICSP, а вот с источником тактовых сигналов есть некоторые особенности.
Источник тактовых сигналов выбирается в микроконтроллерах серии ATmega с помощью так называемых fuse-битов, которые, также как и память программ, и EEPROM доступны для изменения с помощью программатора.
Производитель перед продажей выставляет fuse-биты так, что в качестве источника тактовых сигналов выбран внутренний осцилятор, и такой микроконтроллер можно просто подключить к ISP программатору с учетом расположения его выводов, и начать работу. Однако, если с помощью ISP программатора изменить значения fuse-битов так, что изменится источник тактовых сигналов, то чтобы ISP программатор опять начал работать с микроконтроллером, придется соответствующий источник к нему подключить. Таким образом, нужно быть внимательным при изменении значений fuse-битов.
Mega-ISP
Из известных проектов по созданию ISP программатора на основе Arduino наиболее интересным нам кажется Mega-ISP. Именно этот проект включен в состав ПО Arduino в раздел с примерами под именем ArduinoISP.
После загрузки скетча в вашу плату Arduino, скорее всего потребуется тем или иным образом отключить программный сброс. Владельцы плат Freeduino 2009/2013/Nano/Mega2560 могут просто снять перемычку JRS, владельцы Arduino могут перерезать ножом ту же перемычку. Для некоторых других плат можно выпаять конденсатор CRS, но мы советуем менее радикальный способ - соединить выводы Reset и +5V резистором номиналом порядка 120 Ом (оригинал здесь). Если все сделано правильно, при открытии COM-порта не будет происходить сброс микроконтроллера (это видно по светодиоду 13), и как побочный эффект станет невозможно обновить его собственную прошивку из среды Arduino.
Во-вторых, данный ISP программатор при общении с ПК использует протокол AVRISP/STK500v1 только со скорость 19200 бит/сек, и нормально работает не со всеми вариантами ПО для ПК. Поэтому не удивляйтесь, что не удается что-либо прошить из среды Arduino. Авторы рекомендуют использовать программу avrdude из состава Win-AVR.
Сборка программатора Mega-ISP
Если Вы с помощью одной платы Arduino собираетесь прошить другую, то Вам потребуется разъем 2x3 и 6 проводков. Схема сборки:
Если нужно прошить отдельный микроконтроллер (не забываем, что его fuse-биты должны быть выставлены так, что он тактируется от внутреннего осцилятора), то нужно узнать согласно документации Atmel расположение вывовдов Gnd, Vcc, MOSI, MISO, SCK.
Соединение с Arduino такое: 10 - Reset, 11 - MOSI, 12 - MISO, 13 - SCK.
Не забываем подключить "землю" и питание.
Для примера приводим разводку для разъема ICSP и микроконтроллеров ATmega328 и ATtiny85.
На фото представлен один из вариантов реализации:
Работа с программатором Mega-ISP
Рассмотрим например, как прошить новый boot-loader.
Скачайте архив с проектом и подходящей версией avrdude. Распакуйте архив в какую-нибудь папку.
Откройте проект в среде Arduino и загрузите его в вашу плату. Либо загрузите в плату пример ArduinoISP из состава ПО Arduino. После этого можно отключать программный сброс согласно описания выше.
Подсоедините вторую плату (которую будем "прошивать") к первой.
В режиме командной строки перейдите в папку с avrdude. Теперь можно запускать avrdude с соответствующими ключами:
Разберем ключи:
-q - уменьшает объем выводимой на экран отладочной информации
-C avrdude.conf - указывает расположение .conf файла (в нашем случае он в той же папке)
-p m328 - выбор типа микроконтроллера ATmega328
-c avrisp - выбор протокола
-P COM3 - выбор COM порта. Здесь нужно поставить свой
-b 19200 - выбор скорости порта
-e - Команда на предварительную очистку памяти программ
-U flash:w:ATmegaBOOT_328_diecimila.hex - указывает на .hex файл с прошивкой
Прочие замечания
В процессе работы с программатором было замечено, что иногда процесс прошивки не начинается, и avrdude завершается с ошибкой. В таких случаях нам помогал сброс программатора кнопкой Reset и повторная прошивка.
Архив с ПО также содержит файл sample.bat, в котором кроме bootloader’а программируются fuse и lock биты.
В Сети есть страничка с разведенной платой такого программатора, включающей дополнительные отладочные светодиоды: http://drug123.org.ua/mega-isp-shield/
Bit-Bang программатор
"Сердцем" Bit-Bang программатора является микросхема FD232RL (та самая, которая реализует COM-порт на шине USB), а собственно микроконтроллер ATmega никакого участия в процессе программирования не принимает. Это позволяет программировать микроконтроллер, установленный в "панельке" Вашей Arduino – вторая плата Arduino не потребуется.
Соответственно, для данного программатора подойдут только USB версии Arduino, да и то не все, т.к. не на всех вариантах разведен разъем X3 с дополнительными выводами FT232RL.
Сборка программатора Arduino Bit-Bang
Для сборки Вам потребуются разъемы 1x4, 2x6, штекер 1x2 (для питания) и несколько проводов. Можно использовать, например пару Audio-кабелей от CD-ROM – у них удобные разборные разъемы, и в таком случае можно обойтись даже без паяльника.
Схема соединений следующая:
Провода питания и "земли" потребуются, если Вы собираетесь программировать внешнее устройство. Для программирования микроконтроллера, находящегося в панели той же самой Arduino они не нужны.
На фотографиях представлены оба варианта соединения – программирование микроконтроллера ATmega168, находящегося в панельке Arduino (провода питания и "земли" не нужны), и программирование микроконтроллера во второй плате.
Работа с программатором Arduino Bit-Bang
Аналогично рассмотрим прошивку нового boot-loader’а.
Скачайте архив с соответствующей версией avrdude. Распакуйте архив в какую-нибудь папку.
Подсоедините программатор к USB порту.
В режиме командной строки перейдите в папку с avrdude. Теперь можно запускать avrdude с соответствующими ключами:
Разберем ключи:
-q - уменьшает объем выводимой на экран отладочной информации
-C avrdude.conf - указывает расположение .conf файла (в нашем случае он в той же папке)
-p m168 - выбор типа микроконтроллера ATmega168
-c diecimila - выбор программатора (он описан под таким именем в .conf файле)
-P ft0 - выбор порта. Выбрано первое устройство с чипом FTDI
-e - Команда на предварительную очистку памяти программ
-U flash:w:ATmegaBOOT_168_diecimila.hex - указывает на .hex файл с прошивкой
Прочие замечания
Архив с ПО также содержит файл sample.bat, в котором кроме bootloader’а программируются fuse и lock биты.
Более полную информацию можно найти по ссылке: