Прошивка ардуино nano. Работа с микроконтроллерами: прошивка с помощью Arduino и Arduino IDE. Что происходит, когда мы жмем кнопку «Загрузить»

16.04.2019

Представьте такую ситуацию. "У вас есть плата от принтера (допустим китайского), которая содержит какую-то свою прошивку. И вот настал тот день и тот час, когда вы решили, что вам нужно эту прошивку поменять, по тем или иным причинам. Но вас всё ещё держит одно "но". Вы боитесь всё испортить и хотите иметь возможность откатиться обратно. Но как назло - нормальной информации в интернете по вопросу, как забэкапить прошивку особо не нагуглишь. Примерно с такой проблемой ко мне, намедни, обратился один из участников нашего сообщества. И я решил, что раз уж так, то почему бы не поведать всем о том, как же это можно сделать.

Но прежде чем писать умные мысли - всё надо проверять, чем я и занялся. Эксперименты я проводил с Arduino Mega 2560. О ней дальше я и буду писать.
Поначалу я попытался пойти привычным способом "влоб", достал программатор китайский (на заглавной фотке), подключился по ISP, и скачал прошивку. Попытался её залить назад... Льётся, но верификацию не проходит. Битых несколько часов рыл интернет, чтобы понять, как же можно нормально скачать прошивку с Меги по ISP. Толком ничего вразумительного не нашёл, но зато понял, что прошивку можно скачать и залить обратно и без программатора. Об этом опыте я и напишу ниже. А вот о том, как скачивать прошивку не с Arduino платы, да так чтобы она потом назад заливалась я напишу как-нибудь в следующий раз, когда у меня появится плата, которую можно безбоязненно пускать и в огонь и в воду.
Ладно, к делу. Для начала нам нужна утилита Avrdude, она входит в поставку Arduino IDE и в моей версии лежала в папке "%appdata%\Arduino15\packages\arduino\tools\avrdude\6.0.1-arduino2\bin". Открываем папку, жмём на пустом месте SHIFT + правая кнопка мыши, а в меню выбираем "Открыть окно команд". Теперь приведу простую команду, которая проверяет, что контроллер читается.

avrdude.exe -p atmega2560 -c wiring -P COM5

Если всё в порядке, то вы должны увидеть примерно такой текст (см. скриншот).

Атрибуты команды:
-p atmega2560 - установка типа контроллера.
-c wiring - установка программатора. Это внутренний программатор в плате Arduino Mega 2560. Может я и не правильно выразился, но тот же атрибут использует IDE, когда заливает скомпилированный скетч.
-P COM5 - настройка порта, в который воткнут USB шнурок от Arduin"ы. Подглядеть можно из IDE.

avrdude.exe -p atmega2560 -c wiring -PCOM5 -b115200 -Uflash:r:"printer_firmware".hex:i

Если всё хорошо, ориентируемся на скриншот, прошивка сохраниться в файле "printer_firmware.hex" рядом с avrdude.exe.

Новые атрибуты команды:
-b115200 - скорость порта для программатора.

Uflash:r:"printer_firmware".hex:i - указание считать прошивку в файл "printer_firmware.hex".

В этой статье, будет показан переход от программирования Arduino к программированию «сырого» микроконтроллера ATtiny84 с использованием привычных для Arduino скетчей.

Нам понадобится

Начинаем с простого скетча

Собирать мы будем устройство с потенциометром и светодиодом. В зависимости от угла поворота потенциометра будет изменяться яркость светодиода. Подключаем к Arduino ледующим образом: светодиод подключаем к цифровому пину №6 (поскольку на нем есть возможность генерации ШИМ-сигнала, за счет которого будет регулироваться яркость светодиода), а потенциометр - к аналоговому пину №0. Скетч содержит следующий код:

pwm-adc.ino // Номер пина для светодиода int ledPin = 6 ; // Номер аналогового пина int analogPin = A0; // Считываем значение // 0..255. Для этого делим значение на 4 analogWrite(ledPin, val / 4 ) ; }

Скетчи на ATtiny84

Итак, у нас Arduino Uno. Как же нам запрограммировать нашу «тиньку»? Для этого используется такое устройство, как программатор. Он необходим для того, чтобы залить в контроллер прошивку. Мы можем превратить в него нашу Arduino. И делается это элементарно, путем заливки скетча ArduinoISP.

Делаем программатор и собираем схему

Открываем соответствующий скетч «Файл → Примеры → ArduinoISP» и заливаем его. Все, превращение завершено. Теперь необходимо правильно собрать схему, чтобы прошить «тиньку». Обратимся к коду скетча, который был только что залит. Даже не к коду, а к комментарию перед ним.

ArduinoISP.ino // This sketch turns the Arduino into a AVRISP // using the following arduino pins: // // pin name: not-mega: mega(1280 and 2560) // slave reset: 10: 53 // MOSI: 11: 51 // MISO: 12: 50 // SCK: 13: 52 // // Put an LED (with resistor) on the following pins: // 9: Heartbeat - shows the programmer is running // 8: Error - Lights up if something goes wrong (use red if that makes sense) // 7: Programming - In communication with the slave

Сначала подключим светодиоды таким образом, как описано в комментарии, не забывая резисторы. После сборки схемы и подачи питания, светодиод, подключенный к пину 9 «Heartbeat» будет моргать, обозначая нормальное функционирование. Если этого не произошло, то ищите ошибки в подключении.

Теперь надо подключить пины 10-13 к ATtiny. Чтобы узнать распиновку последней, обратимся к даташиту, который можно скачать с сайта Atmel , производителя этих контроллеров. На второй странице расположена картинка, описывающая распиновку. Основываясь на даташите и комментарии из скетча, можем составить следующую таблицу подключения:

	Arduino UNO	ATtiny84
Reset	10	4
MOSI	11	7
MISO	12	8
SCK	13	9

Теперь подключим светодиод и переменный резистор. Резистор необходимо подключить в пину №6 (PA7), поскольку этот пин может быть входом для аналого-цифрового преобразователя, а светодиод - к любому другому, например, к 10 (PA3).

О нумерации пинов

Стоит немного рассказать о различии нумерации пинов в Arduino и при использовании «чистого» С. В Arduino пины нумеруются последовательно и исключаются системные (питание, земля и т.д.), а в реальности все немного иначе. Все выводы контроллера можно охарактеризовать двумя парметрами: номер порта (порт А, порт В и т.д.) и номер вывода (1..8).

На сайте Arduino можно найти карту пинов. Она выглядит следующим образом:

Для используемой нами ATtiny84 нумерация будет аналогична. В библиотеке Arduino-tiny, о которой речь пойдёт далее, можно найти следующую таблицу соответствия:

В соответсвии с назначением каждой ножки контроллера, аналоговые пины (те, у которых есть вход АЦП) нумеруются в скетче по каналу АЦП. Напримем, пин сфизическим номером 11 может быть входом для второго канала АЦП (ADC2), поэтому в скетче он будет называться A2.

Теперь необходимо научить среду программирования Arduino понимать тот факт, что мы используем другой контроллер.

Учим среду разработки

Первым делом необходимо скачать библиотеку arduino-tiny , содержащую в себе все необходимое. Далее заходим в настройки Arduino и смотрим расположение папки со скетчами.
Переходим в эту папку и создаем там новую с названием «hardware». А в ней еще одну, «tiny». Копируем содержимое скачанного ранее архива в эту папку. И последнее действие - переименовываем файл «Prospective Boards.txt» в «boards.txt». Теперь перезагружем среду разработки и идем в меню «Сервис → Плата».
Можно видеть, то добавилось много новых пунктов.

Программируем ATtiny84

Выбираем в качестве нужного устройства «Сервис → Плата → ATtiny84 @ 8 MHz (internal oscillator; BOD disabled)» поскольку у нас нету внешнего кварца, который задает частоту работы контроллера. В качестве программатора выберем - «Сервис → Программатор → Arduino as ISP».

В качестве кода берем уже написанный нами код для светодиода и подстроечного резистора и изменяем там номера пинов.

attiny.ino // Номер пина для светодиода int ledPin = 2 ; // Номер аналогового пина int analogPin = A2; // В эту переменную считываем значение с аналогового входа int val = 0 ; void setup() { // Настраиваем пин светодиода на выход pinMode(ledPin, OUTPUT) ; } void loop() { // Считываем значение val = analogRead(analogPin) ; // val содержит значение из диапазона 0..1023, а диапазон значений для analogWrite // 0..255. Для этого делим val на 4 analogWrite(ledPin, val/ 4 ) ; }

Результат

Мы получили устройство, аналогичное тому, что могло бы быть сделано на Arduino, но использовали для него дешёвый и компактный микроконтроллер.

Так вы можете сгрузить некоторые обязанности в вашем большом проекте на отдельные микроконтроллеры, комбинировать их, заменять и делать много интересных, компактных вещей.

Здесь можно скачать прошивку для ЧПУ на Ардуино. Все прошивки написаны в IDE Arduino.

Скачать прошивку

Прошивка контроллера MKS DLC, CNC Shield для станка с ЧПУ

Здесь можно скачать прошивку для ЧПУ на MKS DLC , CNC Shield . CNC Shield - платы расширения для Ардуино UNO, Nano. Прошивка загружается через Arduino IDE, аналогично прошивке Ардуино.

Скачать прошивку

Описание и установка прошивки Ардуино для ЧПУ

Прошивка для платы Arduino написана на языке Processing в среде разработки Arduino 1.0.2 в операционной системе Windows.

Исходный код прошивки Arduino для управления 3 шаговыми двигателями через COM-порт

Для начала работы с Arduino требуется установить необходимое программное обеспечение. Для этого заходим на официальный сайт Ардуино и скачиваем дистрибутив с этой страницы . На официальном сайте Arduino можно найти множество примеров прошивок для платы, а также освоить основные принципы работы с платой. Теперь запускаем файл установщика, выбираем папку, соглашаемся с лицензионным соглашением и прочее. После установки на рабочем столе появится иконка Arduino. Теперь можно подключить нашу плату Ардуино к компьютеру, для этого используется кабель USB 2.0 соединительный USB A - USB B . Дожидаемся, когда Windows найдёт и установит новое оборудование. Далее, запускаем программу Arduino и выбираем нужный COM-порт, выбрав в главном меню Сервис->Последовательный порт.

Выбор скетча для Ардуино

В зависимости от комплектации станка с ЧПУ и задач, которые он должен выполнять выбираем скетч из списка выше. Заходим на соответвующую страницу. В кратком описании к каждому скетчу указано, для каких драйверов ШД и прочих комплектующих (шпиндель, Лазер, TTL, схема включения и т.д.) эта прошивка предназначена. Кроме того, указано для каких целей она может использоваться. Например, для лазерной резки орнаментов и лазерной художественной гравировки используются разные скетчи, хотя оппаратная часть может использоваться одна и та же.

Сборка и загрузка прошивки для Ардуино

Копируем исходный код прошивки для управления станком с ЧПУ в окно редактирования IDE Arduino. Теперь нажимаем кнопку Загрузить . Дожидаемся, пока программа Ардуино проверит, откомпилирует и установит прошивку на плату Ардуино. Попробуем проверить, работает ли прошивка. Для этого необходимо подключить двигатели и запустить Монитор порта в программе Ардуино. Монитор порта находится в пункте Сервис основного меню. На форме Монитора порта вводим команду:
1000,2000,3000;
И нажимаем кнопку Послать . Смотрим, как двигатели вращаются с разной скоростью. Когда двигатели перестанут вращаться, прошивка Ардуино передаст T по USB компьютеру, это отобразится в Мониторе порта. Раньше приходило сообщение OK .

Например если ардуина далеко, а прошивать неудобно ходить, можно прицепить Ethernet модуль на чипе WIZnet W5100

1. Берем какую нибудь простую ардуино и прошиваем ее скитчем arduino isp из примеров

2. подключаем так

Плата, которая прошивает	Плата, которую прошивают
SS -> mosi -> miso -> sck ->	reset 51 50 52
Например у меня Nano	Прошиваем Mega 2560

3. в arduino ide жмем файл – настройки, указываем там в дополнительных ссылках для менеджера плат это: https://per1234.github.io/Ariadne-Bootloader/package_codebendercc_ariadne-bootloader_index.json

4. в arduino ide жмем инструменты – платы – менеджер плат – жмем внизу Ariadne Bootloader — Установка

5. жмем инструменты – плата – и в разделе Ariadne Bootloader выбираем нужную плату (которую собираемся прошивать. У меня это mega 2560)

6. выбираем инструменты – программатор – arduino as isp

7. проверям все еще раз – должно быть так:

8. инструменты – записать загрузчик (пару раз если ошибки появляются)

9. отключаем программатор, втыкаем сетевую плату. по умолчанию ip 192.168.1.128. чтобы сменить надо прошить один раз скетч neteeprom – writeNetworkSettings, предварительно прописав там нужные IP

10. после этого надо попробовать прошить через сеть – для этого тоже надо сделать несколько странных действий. включаем в Arduino IDE через файл – настройки подробный вывод:

11. открываем нужный скетч например Blink из примеров:

12. жмем компилировать – и ищем куда ардуино сваливает временные файлы при компиляции. у меня это тут

13. открываем командную строку в этой папке и выполняем:

«C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\tools\avr\bin\avr-objcopy.exe» -I ihex Blink.ino.hex -O binary Blink.ino.bin

14. затем жмем ресет и через пару секунд выполняем там же tftp -i 192.168.1.128 PUT Blink.ino.bin

15. жать ресет каждый раз неудобно и для этого нам понадобиться скетч файл – примеры – ethernetreset – resetserver. это специальный маленький вебсервера на порту 8080, который при получении запроса перезагрузит ардуино http://192.168.1.128:8080/password/reset :

Для автоматизации я накатал батник – просто закинь его в папку своего скетча и перетаскивай на него файл.ino – он загрузит его к тебе. сначала только подредактируй – укажи свой сервер и пароль:

@echo off set ip=192.168.1.128 set passwd=parol mkdir "%~dp0build" del build /F /S /Q set home=%HOMEDRIVE%%HOMEPATH% set targetfn=%~n1%~x1 "C:\Program Files (x86)\Arduino\arduino-builder.exe" -compile -logger=machine -hardware "C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware" -hardware "%home%\AppData\Local\Arduino15\packages" -tools "C:\Program Files (x86)\Arduino\tools-builder" -tools "C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\tools\avr" -tools "%home%\AppData\Local\Arduino15\packages" -built-in-libraries "C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries" -libraries "%home%\Documents\Arduino\libraries" -fqbn=Ariadne-Bootloader:avr:ariadne2560:configuration=blink_shield -ide-version=10610 -build-path "%~dp0build" -warnings=none -prefs=build.warn_data_percentage=75 -verbose "%targetfn%" "C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\tools\avr\bin\avr-objcopy.exe" -I ihex build/%targetfn%.hex -O binary build/%targetfn%.bin powershell -Command "Invoke-WebRequest http://%ip%:8080/%passwd%/reset rem 6 sec delay PING 127.0.0.1 -n 6 >NUL 2>&1 || PING::1 -n 6 >NUL 2>&1 tftp -i %ip% PUT build/%targetfn%.bin pause

@ echo off

set ip = 192.168.1.128

set passwd = parol

mkdir "%~dp0build"

del build / F / S / Q

set home = % HOMEDRIVE % % HOMEPATH %

set targetfn = % ~ n1 % ~ x1

"C:\Program Files (x86)\Arduino\arduino-builder.exe" - compile - logger = machine - hardware "C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware" - hardware - tools "C:\Program Files (x86)\Arduino\tools-builder" - tools "C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\tools\avr" - tools "%home%\AppData\Local\Arduino15\packages" - built - in - libraries "C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries" - libraries "%home%\Documents\Arduino\libraries" - fqbn = Ariadne - Bootloader : avr : ariadne2560 : configuration = blink_shield - ide - version = 10610 - build - path "%~dp0build" - warnings = none - prefs = build . warn_data_percentage = 75 - verbose "%targetfn%"