把 Arduino 當成一個 AVR ISP(In-System Programmer) 使用(1)

ArduinoISP 簡介

這篇教學教你怎麼把 Arduino 板子變成一個 AVR ISP 燒錄器(In-System Programmer)，讓我們把它稱作 ArduinoISP。ArduinoISP 允許你用 Arduino 板子把 bootloader 燒錄到 AVR 晶片上，比如 Arduino 板子上所用的 ATmega168 或 ATmega328 晶片。

 
▲ Arduino Duemilanove w/ ATmega328

什麼是 Bootloader?

▲ AVR ISP

一般來說，要開發 AVR 晶片的程式，除了要有一張 AVR 開發板外，還需要準備一個像上圖一樣稱為 AVR ISP(In-System Programmer) 的特殊的裝置，這種裝置的用途主要是讓開發者可以用它把寫好的韌體上傳到晶片上。

▲ 標準 Arduino 板子上都有 ICSP 排針，AVR ISP 的傳輸線就接在這個位置

什麼是 bootloader 呢？簡單地說，bootloader 是一支程式，晶片上如果有 bootloader，便可以直接把韌體上傳到晶片上，你就不需要 AVR ISP 燒錄裝置了。我們買的 Arduino 板子上的 ATMega 晶片都預先燒錄了 bootloader。市面上也有在賣已經預先燒錄好 Arduino bootloader 的 ATmega 晶片。

平常在用 Arduino IDE 時候，我們既不用準備 AVR ISP，也沒有在 ICSP 介面上接任何連接線，而是直接走 USB 介面就可以上傳程式，之所以可以這麼方便，全都是因為有 bootloader 的關係。

什麼時候需要燒錄 bootloader 呢? 嗯，如果有一天你買了一些材料和全新的 ATmega 晶片，想 DIY 自己做 Arduino 板子的話，那麼就會需要燒錄 bootloader。

材料

• Arduino 板子 x 2
• 單心線 x N
• 全新的 DIP(Dual In-line Package) 包裝 ATmega168 或 ATmega328 晶片

為了方便說明，我們為這兩張 Arduino 板子取個名字，一個是燒錄用的板子，叫作 ArduinoISP，另一個是要被燒錄 bootloader 的板子，稱為 Target board。全新的 ATmega 晶片要放到 Target board 上。

注意：由於 Arduino UNO 目前還未支援，所以你不能把 Arduino UNO 當成 AVR ISP programmer 用。

最好順便準備一個 IC 夾，因為你可能會有需要把 ATmega 晶片從板子上拔起來的時候，使用 IC 夾拔 IC 可以避免接腳受損或折彎。

 

▲ IC 夾 (圖片來源: 台灣金電子)

Bootloader 燒錄步驟

1) 首先，使用 USB cable 連接電腦與 ArduinoISP。啟動 Arduino IDE，點 File > Examples > ArduinoISP 並把程式上傳到 ArduinoISP 板子上。

2) 照著底下的接線圖把兩張 Arduino 板子接起來：

• 兩張板子的 pin 11 ~ pin 13 兩兩對接，pin 11 接 pin 11，pin 12 接 pin 12，pin 13 接 pin 13。
• 兩張板子的 5V 與 Gnd 也是兩兩對接，5V 接 5V，Gnd 接 Gnd。
• 最後，ArduinoISP 的 pin 10 接到 Target board 的 Reset pin。

 
▲ 適用 Arduino Duemilanove 或 Diecimila 的線路接法

Arduino NG 或更早之前的板子因為沒有 reset pin，接法要稍做調整，必須把 ArduiniISP 的 pin 10 接到 Target board 上的 ATmega 晶片的 pin 1:

 
▲ 適用 Arduino NG 或更早期的板子的線路接法

3) 從 Arduino IDE 的 Tools > Board  選單中挑選 Target Board 的 ATMega 晶片要燒錄的 bootloader 版本。

假如你買了一顆全新的 ATMega328 晶片，你想拿這顆晶片來製作 Arduino Duemilanove 相容的板子，那麼在這個地方你就要選擇 "Arduino Duemilanove or Nano w/ ATmega328" 這個選項：

4) 點選 Tools > Burn Bootloader > w/ Arduino as ISP 開始燒錄 bootloader。

▲ 選 w/ Arduino as ISP

▲ 狀態列訊息: bootloader 燒錄中

▲ 狀態列訊息: bootloader 燒錄完畢

就這樣，當程式上傳完畢後，就完成了 bootloader 的燒錄工作。你可以試試看在 Target Board 上跑個 Blink 程式，看看晶片的運作是否正常。

底下是 bootloader 燒錄動作摘要：

1. 點 File > Examples > ArduinoISP 並把程式上傳到 ArduinoISP 板子上。
2. 照著接線圖連接兩張 Arduino 板子。
3. 從 Tools > Board  選單中挑選 Target Board 的 ATMega 晶片要燒錄的 bootloader 版本。
4. 點 Tools > Burn Bootloader > w/ Arduino as ISP 開始燒錄 bootloader。

延伸閱讀

• Using an Arduino as an AVR ISP (In-System Programmer)
• Arduino Bootloader
• AVR ISP
• USBTinyISP
• Parallel Port Programming