bootloader不再神秘 AVR单片机折腾教小白如何在ArduinoIDE制作适合自己的开发板

jf201006 · 发表于 2021-4-17 21:10:18

之前项目上不能使用的ATmega168（以下称168）为了对其测试，做了一个AVR并行熔丝恢复器，经过一系列的测试，原来是芯片的时钟有点问题了。

过程：
选用并行编程将熔丝位恢复为默认（Lfuse,Hfuse,Efuse:）62DFF9，这时ISP可以对其进行读写了，用的软件是progisp1.72版本。说明芯片没有完全坏掉。想写个测试程序测试下芯片工作情况，由于是使用内部1MHz的RC振荡作为时钟，没有对应的Bootloader，所以没法在ArduinoIDE里直接下载程序，但，可以用ArduinoIDE编译成HEX文件，用progisp写入到芯片FLASH里。测试程序是使用Arduino数字口0、1、11、13来做个分频的闪灯。

下图是好芯片在NANO板的运行结果，熔丝值为FFDDF8，外部16M晶振，以此为参考。

占空比都是50%，脉宽分别是：0口是125ms、1口是250ms、11口是500ms(0.5s)、13口是1s。以11口（第三行）脉宽0.5秒为参照。

下面进行坏芯片测试：
熔丝值：62DFF9，4 个LED规律、稳定闪烁。

测得第三行脉宽为8秒。8/0.5=16倍，时钟由标准的16M降为1M，默认熔丝设定也是内部1M的RC振荡。熔丝值：E2DFF9，只有数字13口的LED微亮，其它LED不亮。芯片应该没有工作起来。此为内部8MRC振荡。熔丝值：FFDFF9，使用外部晶体振荡，晶振为16M，与使用内部8M一样，芯片不工作。熔丝值：7FDFF9，使用外部晶体振荡，且设置8分频。

下面使用不同的晶振测试，先来4M，4 个LED规律、稳定闪烁。

第三行脉宽为16秒。16/0.5=32倍，时钟由标准的16M降为0.5M（16/32=0.5）。使用8M晶振，4 个LED规律、稳定闪烁。

第三行脉宽为8秒。8/0.5=16倍，实际时钟是1M。使用16M晶振，4 个LED规律、稳定闪烁。

第三行脉宽为5秒。4/0.5=8倍，实际时钟是2M。使用20M晶振，4 个LED规律、稳定闪烁。

第三行脉宽为3.2秒。3.2/0.5=6.4倍，实际时钟是2.5M。使用22M晶振，4 个LED规律、稳定闪烁。

第三行脉宽为2.89秒。2.89/0.5=5.78倍，实际时钟是2.768M。使用24M晶振，4 个LED规律、稳定闪烁。

第三行脉宽为2.667秒。2.667/0.5=5.334倍，实际时钟约为3M。如果这个规律成立，芯片工作在4M时，外接32M晶振就可以。手头没有。直接上个48M晶振，4 个LED规律、稳定闪烁。依规律计算，芯片应该工作在6M。然而，

第三行脉宽为4秒。4/0.5=8倍，实际时钟是2M。正如手册说明，当CKSEL3..1为111时，低功率晶体振荡器可用8.0 - 16.0M满振幅晶体振荡器可用0.4－25M。48M不在范围内。通过测试，可见芯片的时钟在3M以下时工作是正常的。接下来就是重新编译一个适合这个芯片的Bootloader了。这里又要确定两个值：一个是串口的波特率；另一个是Bootloader的起始地址。因为这个芯片不能工作在较高的时钟下了，计划使用内部8M的RC振荡进行8分频，实际工作时钟就是1M，这样熔丝位也可以使用出厂的默认值。查了下Arduino各种板的串口波特率（每秒的位传输速度），大部分使用的是115200的波特率，这时的时钟为外置16M晶振，若使用1M时钟，是不是波特率也要降16倍，变为7200呢？根据AVR的波特率计算公式算出时钟为1M时，各种波特率的误差，从表中查到，误差小的可以使用4800，这样的速度是很慢的，9600的波特率也是可以接受的。

另外，1M的时钟，一个时钟周期是1us。当9600的波特率传输时，传输一位所用时间约是（1s/9600=）104us，完全可以的，所以取9600测试。Bootloader的起始地址需要配置相关的熔丝位，不要害怕，只要配置BOOTSZ和BOOTRST，168芯片是熔丝扩展位。

设<BOOTSZ=10>，这样Boot区的大小(256Words)，Boot区起始地址(0x1F00)。设<BOOTRST=0>，将复位向量移至Boot区起始地址处。这里的地址是以“字”为单位的，若换算为“字节”要乘以2，Boot区起始地址以字计算是0x1F00，以字节计算是0x3E00。在Mekefile文件中加入如下内容：

简单说明下：
-DBAUD_RATE=9600是使用9600波特率--section-start=.text=0x3e00 是BOOT区起始地址--section-start=.version=0x3ffe 是BOOT区结束地址AVR_FREQ= 1000000L是时钟频率为1Matmega168_1MRC.hex是输出bootloader的文件名LFUSE= 62 HFUSE = DD EFUSE = 04熔丝值，使用内部RC振荡1M时钟；掉电检测是2.7V；512字节空间的BOOT区。运行omake atmega168_1MRC命令进行编译，产生atmega168_1MRC.HEX文件。
在boards文件中加入如下内容：

一看就懂，不多讲。打开ArduinoIDE，看看开发板是不是多了一个使用内部RC振荡1M时钟的选项

测试程序可以直接上传了，说明以上的串口波特率和Bootloader的设置都没有问题。

现在是使用内部1M时钟，测试程序上传完成后，数字口0、1、11、13接着的LED规律、稳定闪烁，

从图中可见，占空比都是50%，脉宽分别是：0口125ms、1口250ms、11口500ms(0.5s)、13口1s。11口（第三行）脉宽0.5秒，与第一幅图的标准对比不差。说明芯片可以在低时钟下工作，可能坏在低位熔丝的“CLKDIV8”位上了，不能进行有效的8分频。推测可以使用外置24M晶振，进行8分频后得3M，用于芯片时钟。这时的波特率可选14400，可想速度快点可以选择38400。然后更换相应的Makefile和boards文件即可。

测试中使用到的硬件及工具

楼下讲讲怎样在ArduinoIDE中加入一个新的开发板，伸出小手点个赞

jf201006 · 发表于 2021-4-17 21:10:49

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suprab · 发表于 2021-4-17 22:05:01

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触景情伤 · 发表于 2021-4-18 08:18:53

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jf201006 · 发表于 2021-4-18 10:20:17

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触景情伤 · 发表于 2021-4-18 13:28:24

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dzy123 · 发表于 2021-4-18 23:23:41

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cushion · 发表于 2021-4-19 11:17:57

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轻烟 · 发表于 2021-4-19 14:08:57

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有点不烧 · 发表于 2021-4-20 19:00:35

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595953427@qq · 发表于 2021-4-22 23:19:22

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jf201006 · 发表于 2021-4-23 08:59:19

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ljlun · 发表于 2021-4-23 17:32:06

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33232 · 发表于 2021-4-25 20:58:03

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成哥哥哈 · 发表于 2021-4-28 15:28:38

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ljlun · 发表于 2021-4-28 15:36:03

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yofa2008 · 发表于 2021-5-1 16:32:17

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beiling · 发表于 2021-5-1 17:27:34

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skyrusher · 发表于 2021-5-1 19:53:57

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adsl_95 · 发表于 2021-5-2 17:07:37

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