2011年3月1日 星期二

把 Arduino 當成一個 AVR ISP(In-System Programmer) 使用(2)

這是這系列的第二篇。

前一篇中提到,用 Arduino 做 AVR ISP Programming,我們用了兩張 Arduino 板子,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。其實 Target board 不一定非得使用 Arduino 板子不可,你也可以用麵包板當作 Target Board。

用麵包板當作 Target Board 標準版

用麵包板做 Target Board,要準備的材料除了麵包板和 ATmega 晶片外,你還需要 4 個元件:

  • 一個 16 MHz 的石英震盪器(Crystal)
  • 一個 10k 歐姆電阻,以及
  • 兩個 18 到 22 pF(picofarad) 的陶瓷電容

線路接法如下圖:
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▲ 麵包板當作 Target Board 用,標準版本

用麵包板當作 Target Board 最低需求版

如果你沒有 16 MHz 的石英震盪器也沒有 18-22 pF 的陶瓷電容,那麼你可以設置 ATMega 晶片使用它內部的 8 MHz RC 震盪器當作時脈源。其實 Reset pin 上不放 10K pull up 電阻也沒有關係,所以也可以把它拿掉,這樣你就可以做個最低需求的麵包板 Target Board 了。

線路接法如下圖: image
▲ 麵包板當作 Target Board 用,最低需求版本

要用這個最低需求麵包板的 Target Board,你得做一件事。首先打開 C:\arduino-00xx\hardware\arduino\board.txt (00xx 是你 Arduino IDE 的版本號碼),並將底下這段設定附加到 board.txt 檔案中:

接著重新啟動 Arduino IDE,在 Tools > Board  選單中應該就會看到多了一個 "ATmega328 on a breadboard (8 MHz internal clock)" 的選項:

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當你設定完成之後,就可以照前一篇的「Bootloader 燒錄步驟」把 bootloader 燒錄到 ATmega 晶片。在燒錄 bootloader 的時候,記得一定要選 "ATmega328 on a breadboard (8 MHz internal clock)" 這個選項,不然的話就沒效。

ATmega328 Pinout

下圖是 ATmega328 晶片的腳位排列圖(Pinout),在連接線路的時候可作為參考:

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▲ 取自 ATmega328 datasheet

後記

這篇取材自 "From Arduino to a Microcontroller on a Breadboard" 一文,我做過實驗,標準版可以動(加了 16 MHz 石英震盪器的版本),但最低需求版的實驗沒有成功(使用內部 RC 震盪器),在點 Tools > Burn Bootloader > w/ Arduino as ISP 開始燒錄 bootloader 的時候,Arduino IDE 會丟出一個錯誤訊息: "avrdue: Yikes! Invalid device signature.":

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不曉得我哪邊的設定不正確? 我大膽猜測可能是 Fuses 的設定不對,不過 AVR Fues 要怎麼設我不懂,如果有網友試驗成功,還請不吝分享。

延伸閱讀

46 則留言:

  1. 可先用 avrdude 把 signature 和 fuse 設定讀出來看看對不對,再寫入正確設定

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  2. avrdude? Thanks, 我找個時間來試看看。

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  3. fuse 設定會決定要使用外部石英震盪器還是內部 rc,先在連得上 chip 的情況下,透過 avrdude 讀出設定確認,要改用內部 rc 的話,找線上計算 fuse 設定的網頁算一下新設定值,再用 avrdude 寫入新設定應該就可以測試最低需求版

    p.s. avrdude 好像有 gui 界面,覺得參數很多很煩可以找找看

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  4. AVR 的 Fuse 設定跟 Microchip PIC 的 Configuration bits 應該是一樣的東西。我很納悶為什麼 ATmel 把石英震盪器的設定稱作 fuse?這跟保險絲有關嗎?

    看來還是有必要把 AVR 晶片弄通,所以我正計畫要學 AVR 單晶片。

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  5. letoh 是 forth 玩家? forth 這語言我只耳聞沒學過,剛看了一下網路上的資料,哇塞!我發現它的語法跟大眾語言差很多,第一次接觸,還真是不太習慣咧,寫 forth 程式好像是都用 postfix 在思考的樣子。看符式協會 google group 的討論,感覺玩 forth 好像都是 hacker 等級的怪物...喔,我沒有惡意,我是說都是高手中的高高手。:)

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  6. forth給我的感覺就跟Lisp一樣XD我指的不是語法等等,就單純很Geek的感覺XD

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  7. 有時候真佩服那些發明程式語言的人,不曉得他們腦袋是怎麼做的。

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  8. pic 我不熟,對於 avr 其實也是剛接觸的新手。avr 的 fuse bit 包含很多 chip 相關組態,例如 clock,i/o pin 用途,以及是否啟用 watchdog 等功能。把它想成各種功能的開關就是囉,不是只有 clock 設定。

    Forth 是我最愛的語言(心法),也是我最不熟的語言 :(
    會寫 C 的人,只要學到會用 function pointer 的程度,應該都能理解 Forth 的運作方式 :p

    要玩 Forth 其實不用拘泥於型式,之前我就用 c 寫了一個給 arduino 用的 simple forth shell,雖然不是正統 forth,但用來測試簡單的 i/o 動作還蠻好用的 :p 處理和硬體的互動性是 Forth 被發明出來的初衷,我建議可以試著從這個角度出發,而不是完全當作新的程式語言來學 :)

    @GCY:
    Forth 會設計成這種型式是有原因的,在某些情況很好用,也因此看起來跟一般主流的通用性程式語言不太一樣 :) 在我的認知,Geek 多半會對問題有深入瞭解,並找出有效率的解決方法。Forth 不過是個工具,當然也會是選項之一囉

    符式學會裡的前輩們都是經驗豐富的高手,有興趣的話歡迎來參與討論 :)

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  9. @letoh:挺棒的!希望有機會可以請教前輩:)

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  10. @letoh, PIC 的 Configuration bits 的用途也是在設這些晶片組態。說到 simple forth shell, 有個東西也許你會有興趣,我前天用 arduino + forth 搜尋,找到 finf(FINF Is Not Forth),FINF 是個給 Arduino 用的 FORTH-like language.

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  11. @letoh + @GCY, 你們兩位來訪,真是蓬蓽生輝啊! :)

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  12. 感謝介紹 finf。我看了一下程式碼,似乎連 compiler 都完成了,算是個具體而微的 Forth 系統了,而且從中也學到一些 avr-c 的寫法,真是很棒的範例

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  13. You're welcome.

    這幾天在 K Arduino 的 code,過程中需要翻閱 AVR datasheet,我發現 AVR 的暫存器命名都很直覺好記,還蠻容易學習的。

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  14. 想請教一下
    我用您介紹的各種方法去燒錄bootloader
    但是都會遇到
    avrdude: stk500_getsync(): not in sync: resp=0x15這個錯誤
    我看官網說加個電阻進去,但是對我來說還是無效
    不知道您有沒有這個問題的解決方案呢?

    PS:連麵包版都會出現這樣的問題...

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  15. @CYC
    Arduino IDE 打開 Serial Port 的時候,會觸發 ArduinoISP
    的 Auto reset,可能就會產生 not in sync 這個問題。在燒錄的時候可以暫時把這個功能關掉,方法是在 +5V 和 Reset pin 之間接一顆 110 歐姆的電阻。請參考 Mega ISP 這篇

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  16. 作者已經移除這則留言。

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  17. hi, pin11 接到晶片右邊數過來第三支腳沒錯,
    你可以看這篇,裏面有一張 Atmega328 晶片與 Arduino 的腳位對照表:
    http://coopermaa2nd.blogspot.com/2011/07/2-io-ports.html

    那個 pcint3 是 Pin Change Interrupt Request 3 的縮寫,不是 Arduino 的對應腳位喔。是的,Atmega8 接法也是一樣。

    不客氣喲!歡迎來這交流。

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  18. 抱歉!因為後來找的了答案,在沒有重新整理網頁下就把留言刪掉了。(實在抱歉。)
    再問您一個問題,請問我從電器行買回來的Atmega8A-PU 第一個步驟是什麼?
    燒韌體?(韌體是啥?)還是直接使用 ArduinoISP 來燒錄 Arduino 程式(Arduino Sketch)了?
    請問,我只用單顆的Atmega8A-PU在電路中一需要石英嗎?(沒有石英就沒有等待時間?)
    謝謝您! (還有抱歉。)

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  19. 韌體 (firmware) 是寫到晶片裏的程式,其實就是程式啦。
    這要看你想怎麼使用,如果買回晶片後用 ArduinoISP 或 AVR Dragon 之類的 Programmger 直接燒 Arduino Sketch,也是可以的,只不過因為沒有 bootlaoder,所以下次還是要用 ArduinoISP 或 AVR Dragon 更新程式,不能用 Arduino IDE 上傳程式,好處是少了 bootloader 可以有很多程式空間可用。或者你也可以先燒 bootloader,然後再用 Arduino IDE 上傳程式,不過你可能要調整一下 Arduino IDE,因為標準 Arduino IDE 只支援一個 Atmega8 (Arduino NG),而且 clock 用的是 16 MHz。

    如果你要進一步了解,可以參考我這篇:http://coopermaa2nd.blogspot.com/2011/06/avrdude-arduino-sketch.html

    不用石英也行,只是你要調整 Arduino IDE 的 boards.txt。這部份可參考這篇:http://todbot.com/blog/2009/05/26/minimal-arduino-with-atmega8/

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  20. 請問您"不能用 Arduino IDE 上傳程式"的意思是晶片不能直接接上USB上傳程式,而是要透過ArduinoISP上傳嗎?
    (請問我的Programmger用ArduinoISP,然後用Arduino IDE寫程式上傳嗎?還是我要用DOS視窗?)
    謝謝您!

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  21. 是的,如果沒有燒 bootloader 就不能走 USB 上傳程式,要透過 ISP 介面上傳,所以會需要 Programmer。

    你選 Arduino IDE 那邊的 Programmer 要注意一件事,Arduino IDE 這個功能是燒錄 bootloader 用的,不能用來上傳 sketch 喔!

    You're welcome.

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  22. http://coopermaa2nd.blogspot.com/2011/05/arduino-avr-ispin-system-programmer-3.html

    那我按照您這篇文章的指示
    "編輯 Arduino 的 preferences.txt"
    應該就可以燒了吧?
    謝謝!

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  23. 是的。

    你把我寫的每一篇都讀過了。:-)

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  24. 對了,我沒有試過 Atmega8 @8 Mhz
    Atmega8 跟 Atmega168/328 的 fuses 設定可能不太一樣,建議你在用 atmega8 的時候順便參考這篇的設定:http://todbot.com/blog/2009/05/26/minimal-arduino-with-atmega8/

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  25. 我要用 Atmega8 和 16 MHz 石英震盪器
    (按照您上面"麵包板當作 Target Board 用,標準版本"的接法),
    這樣"編輯 Arduino 的 preferences.txt",在燒錄應該就沒有問題吧!

    是的,相關的文章我都看過了,因為我之前有買這個
    http://www.eslite.com/product.aspx?pgid=10099145301929592
    所以有稍微接觸了Arduino,所以我有一塊Atmega168的開發板,所以我想要用這塊開發板當作ArduinoISP,不想再做USBasp了。
    本來想要用8051製作萬年曆(因為我把桌上的時鐘搞壞了,現在都是睡到自然醒,每次早上的台詞:X!遲到了!。所以才想會製作這個)
    但是上網找資料的時候發現,都是一些販賣專題報告的賣家,
    像什麼『【歐趴專賣店】-8051單晶片專題製作』等等。根本找不到相關的資料(也許是我不會找)
    所以才把腦筋動到曾接觸過的Arduino,發現製作Arduino的成本便宜,程式好寫,而且網路上一大堆文章。
    所以才選擇它。既然選擇了它,那當然要做一些功課囉。(禮拜六家裡有事,沒買到材料喇~ OAO)
    謝謝您!

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  26. 嗯,理論上應該是可以.
    atmega8 有分 Atmega8 跟 Atmega8L 兩種版本。Atmega8 可以跑到 16MHz,Atmega8L 只能到 8MHz。之前我想把 Atmega8L 超頻到 16MHz,結果沒試成功。:(

    呵~這是正常的,將來 Arduino 如果成本降低,然後市場也打開之後,我可以想像應該會出現 『Arduino 專題製作...」之類商品。

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  27. 請問,我昨天購買了一顆ATMEGA8-16PU,
    我按照您的麵包版的標準版本接線(零件都有齊全)
    也把ArduinoISP程式燒到Atmega168的開發板上
    也有編輯 Arduino 的 preferences.txt
    也設定了Tools>Board>Arduino NG or older w/ ATmega8
    但是在燒錄的時候發生錯誤,如下:
    Wrong microcontroller found. Did you select the right board from the Tools > Board menu?
    avrdude: Expected signature for ATMEGA8 is 1E 93 07
    Double check chip, or use -F to override this check.

    (錯誤圖片:https://plus.google.com/u/0/photos/104122324856232209042/albums/5713719272211534945/5713719269045012050)
    請問該如何解決呢?
    謝謝您!

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  28. 是因為我沒有設定Fuses,所以他才抓不到晶片嗎?
    全新的晶片一定要燒Fuses嗎?
    要怎麼用 avrdude 去設定 fuse 呢?
    (可以請您說明一下什麼是Fuses嗎?)
    謝謝您!

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  29. 你抓不到晶片的訊息是 signature 不對
    好像不是 Fuses 的關係
    你是用 Arduino 1.0 嗎?
    建議你把 Preferences > Show verbose output during > compilation 打開,然後看完整的錯誤訊息寫什麼

    Fuses 簡單說就是晶片的設定
    比如最重要的 Clock Source ( clock source 是內部或外部振盪器、頻率是多少,要不要除頻等)、還有 Brown-detection, watchdog 等設定

    全新的晶片建議先設定 Fuses,或是先燒一次 bootlaoder (這個步驟就會設定 fuses)

    可以參考一下這篇 fuses 的介紹:
    http://www.ladyada.net/learn/avr/fuses.html

    如果你用其它廠牌的晶片,也會有類似的設定
    比如 Microchip PIC,不過在 PIC 裏不叫 Fuses,它叫 Configuration Bits

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  30. 您好,我是用Arduino-0018
    您說先燒一次bootlaoder,那晶片不是剩7KB而已嗎?
    要怎麼把它刪除押?
    還是用ArduinoISP在燒一次程式它就不見惹?(那就是8KB?)
    謝謝您!

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  31. 是的,先燒一次 bootloader,然後再用 ArduinoISP 再燒 Sketch 就行,這樣會蓋掉 bootloader。

    Arduino-0018 的話,可以按 Shift + Verify 編譯程式,這樣會有很多編譯的訊息。

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  32. 我試燒bootloader,一樣的錯誤
    avrdude: Expected signature for ATMEGA8 is 1E 93 07
    Double check chip, or use -F to override this check.
    為什麼捏?(線路都正確。)
    我發現我的168開發版是8Mhz的crystal這樣燒16 Mhz的atmega8會有問題?
    謝謝

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  33. 你開發板 168 是 8MHz 的?
    那在燒 ArduinoISP 的時候你選的是?

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  34. 我的開發板是8MHz的
    燒的時候是選 arduino NG or older w /Atmega8

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  35. 現在看起來,一個可能原因是 ArduinoISP 沒有正常動作,另一個可能原因是全新的晶片必須先設定 Fuses

    你 168 是 8 MHz,可是 "arduino NG or older w /Atmega8" 這個選項是 16 MHz的耶,這樣 ArduinoISP 燒到 168 後,也許程式不能正常動作。建議你給 168 也加個 16 MHz 的 crystal,然後重燒 ArduinoISP 試試。

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  36. 如影片
    http://www.youtube.com/watch?v=GMt4hLaKjAc&feature=related
    已經可以燒錄囉。
    但是,最近課業壓力比較重,我要把此事移到第一次段考後囉~
    謝謝您近來提供資訊和幫我找到答案,非常感謝您唷~

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  37. 你試成功了啊!
    恭禧!恭禧!
    後來有找到原因嗎?

    哇塞!你還把操作過程拍成影片啊!?

    不客氣,有空常來啊!

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  38. 請問在燒錄過程中
    出現以下
    avrdude: stk500_getsync(): not in sync: resp=0x15

    這該怎麼解決?!

    上面說的增加電阻已經試過了還是沒辦法解決

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  39. 請問你用的板子型號是多少?
    你電阻是加在 reset pin 和 5v 之間對嗎?

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  40. 我們是用Arduino Duemilanove ATMega328這塊版子 接ATMega8 然後reset pin 接110歐姆的電阻到 5V

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  41. 這樣應該是對
    不曉得是不是 ATmega8 的問題
    BTW, 你是燒 ATmega8 的 bootloader 嗎?
    因為 Arduino 內建沒有支援 ATmega8
    所以你是上網下載 ATmega8 的 bootloader?

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  42. 版主你好
    我們是燒 ATmega8 的 bootloader
    我有試過這個方法 但好像還是一樣耶
    http://www.geek-workshop.com/thread-174-1-1.html

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  43. 你是說你有試過 USBTinyISP 也是不行嗎?
    那有沒有試過 AVR-Dragon?

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  44. 謝謝版主 可是我沒有AVR-Dragon
    我在試試別的方法好了

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