Прошивка любого Hex-файла в Arduino. Прошивка ардуино для станка с чпу

28.05.2019

Флешка

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 .

В этой статье не будем рассказывать что такое ардуино, так как такой информации везде навалом в интернете.А перейдем к тому,как и чем ее прошить. Программа так же в этой статье.

1. Качаем и устанавливаем Arduino IDE* .

При установке Arduio IDE должны автоматически установиться драйвера, то есть при появлении окошка «согласиться ли на установку драйверов » нажать да.
* Это программа для написания скетчей и прошивки Arduino

2. Для китайской Arduino NANO скачать и установить драйвер CH341*, ссылка ниже, см.скриншот.

* На китайских НАНАХ стоят USB контроллеры CH340/CH341, для правильной работы нужен специальный драйвер. Это единственное отличие китайских Ардуин от оригинальных.

При установке Arduio IDE должны автоматически поставиться драйвера.
Если этого не произошло, установить драйвера Arduino из папки с Arduino IDE (C:\\Program files…), см. второй скриншот.

Подключить Arduino к компьютеру, подождать, пока Windows её распознает и запомнит (первое подключение).
P.S. Вылезет окошечко, сообщающее, что устройство опознано и подключено к COM порту с определённым номером (2, 3, 6, 9…)

Настраиваем Arduino IDE

Запустить Arduino IDE, выбрать плату (Инструменты\плата\»ваша плата»). См. первый скриншот.

Выбрать порт: инструменты\порт\«COM отличный от COM1, например COM3, COM5…» См. второй скриншот. Какой именно порт вы могли видеть при первом подключении Ардуино к компьютеру.
Примечание: если у вас только СОМ1 - значит либо не встали драйвера, либо сдохла плата.

Как пример - библиотека для дисплея на чипе TM1637, смотрите скриншот

В папке libraries должна появиться папка TM1637, в которой есть папка examples, и два файла с расширениями.h и.cpp . Эти два файла должны быть в каждой библиотеке.

Второй способ. Папка с библиотекой кладётся в папку со скетчем. Тогда скетч, использующий библиотеку, сможет ей пользоваться. Но для остальных скетчей эта библиотека будет недоступна!

Основные ошибки при прошивке Arduino (FAQ)

Ошибка компиляции

Возникает на этапе сборки и компиляции прошивки, ошибки компиляции вызваны проблемами в коде прошивки , то есть проблема сугубо софтварная. Слева от кнопки «загрузить» есть кнопка с галочкой - проверка. Во время проверки производится компиляция прошивки и выявляются ошибки, если таковые имеются. Ардуино в этом случае может быть вообще не подключена к компьютеру .

В некоторых случаях ошибка возникает при наличии кириллицы (русских букв) в пути к папке со скетчем. Решение: завести для скетчей отдельную папочку в корне диска с английским названием .

В чёрном окошке в самом низу Arduino IDE можно прочитать полный текст ошибки.

В скачанных с интернета готовых скетчах часто возникает ошибка с описанием «название файла» no such file or directory . Это означает, что в скетче используется библиотека «название файла», и нужно положить её в Program Files/Arduino/libraries . Ко всем моим проектам всегда идёт папочка с использованными библиотеками, которые нужно установить. Также библиотеки можно поискать в гугле по «название файла».

При использовании каких-то особых методов и функций ошибкой может стать неправильно выбранная плата в «Инструменты/плата «.

Если прошивку пишете вы, то любые синтаксические ошибки в коде будут подсвечены, а снизу в чёрном окошке можно прочитать более детальное описание, в чём собственно косяк.

Ошибка загрузки

Возникает на этапе, когда прошивка скомпилирована, в ней критических ошибок, и производится загрузка в плату по кабелю. Ошибка может возникать как по причине неисправностей железа, так и из-за софта.

USB кабель, которым подключается Arduino, должен быть Data кабелем . Существуют кабели, предназначенные только для зарядки , у них внутри 2 провода. Data кабель имеет 4 провода, два из которых нужны для передачи данных.

Причиной ошибки загрузки являются неустановленные/криво установленные драйвера CH340 , если у вас китайская NANO.

Также будет ошибка, если не выбран COM порт , к которому подключена Arduino. Если кроме COM1 других портов нет - читай два пункта над этим, либо попробуй другой USB порт , или вообще другой компьютер .

Большинство проблем при загрузке, вызванных «зависанием» ардуины или загрузчика, лечатся полным отключением ардуины от питания . Потом вставляется USB и прошиваем.

Если в описании ошибки встречается слово averdude или bootloader is not responding - с вероятностью 95% сдох загрузчик, например при случайном коротком замыкании провода на плату. Оставшиеся 5% - загрузчик «слетел», и его можно прошить заново программатором или другой Ардуиной. Подробнее об этом можно почитать в гугле по «как перепрошить загрузчик на Ардуино «.

И поговорим о том, как мы будем записывать прошивку в Arduino.

Нас, прежде всего, интересуют три платы Arduino:
- Arduino Uno – как самый распространенный вариант
- Arduino Nano – компактный вариант, удобный для применения в небольших конструкциях
- Arduino Pro Mini – дешевый компактный вариант без встроенного USB-UART преобразователя (для работы с ним понадобится внешний USB-UART преобразователь), но удобный в случае применения сети устройств.

Во всех вышеописанных платах используется микроконтроллер ATmega328 (в более старых версиях ATmega168).

ArduinoUploader.zip — Программа для записи Hex-файла в Arduino

Как и предыдущая, программка имеет простой интерфейс.
Процесс прошивки тот же:
- подключаем Arduino в USB-порт (отдельного питания не нужно)
- выбираем Hex файл
- выбираем тип Вашего Arduino
- выбираем COM порт
- жмем Upload

Программа при записи открывает дополнительные окна и визуально отображает свои действия, что позволяет следить за процессом записи.

При попытке прошить Arduino Nano программа отказывалась видеть МК. Причиной стала неправильная установка скорости COM порта. По умолчанию скорость стоит 19200, а нужно 57600. Скорость порта в программе не задается явно, она прописывается в строчке «AVR Dude Params» - поменяйте в ней значение 19200 на 57600.

Автоматизация ARP Uploader.
ARP Uploader как и XLoader работает через AVR Dude, но, в отличие от XLoader, показывает командную строку. Это дает возможность использовать AVR Dude напрямую в Make или Bat файле.

Дополнительные материалы.
Драйвера Arduino.

Считаю не лишним напомнить, что для связи Arduino с компьютером в последнем должны присутствовать драйвера. Оставляю здесь архив с драйверами для Arduino (включая и старые драйвера в Old_Arduino_Drivers.zip и драйвера для FTDI-чипа в папке «FTDI USB Drivers»

Arduino_drivers.zip — Драйвера для Arduino

Стали появляться недорогие китайские Ардуины с драйвером CH340G
Driver CH340G.zip — Драйвер для преобразователя USB-UART

Загрузчики Arduino

Если Вы решите собрать свою плату Arduino (а сложного там ничего нет, фактически, это голый ATmega328 или ATmega168), Вам понадобится загрузчик Bootloader который должен содержать МК для работы со средой (или программками для заливки Hex-файлов). Конечно, Вам для записи Hex-файлов в чистый МК понадобится программатор и придется выставить фьюзы.

ATmegaBOOT_168_atmega328.hex — Bootloader для ATmega328
Для правильной работы нужно установить фьюзы следующим образом Low: FF High: DA Ext: 05

После приобретения платы Ардуино Про Мини некоторые пользователи сталкиваются с проблемой прошивки, так как, чтобы прошить эту плату , необходимо купить ещё специальный программатор. В связи с этим, вы заинтересуетесь, как можно прошить плату без программатора? К счастью, сделать это достаточно просто. В этой статье подробно рассмотрим, как прошить или перепрошить Arduino Pro Mini. Давайте разбираться. Поехали!

Для перепрошивки вам понадобится Ардуино Uno. Первым делом нужно соединить GND с землёй, UCC - с плюсом, RXI и NX0 с такими же входами на Uno, а GRN - с reset. Лучше всего будет подать трёхвольтное напряжение. При подаче питания на плате загорится красный индикатор. Не забудьте предварительно достать из Uno контроллер ATMEGA.

Теперь необходимо подключить плату к компьютеру. Затем запустите на своём ПК Sketch. Находясь в главном окне утилиты, откройте меню «Файл» и нажмите на пункт «Примеры», далее наведите курсор на раздел «Basics» и в появившемся списке нажмите «Blink». После этого перейдите к верхней панели и откройте меню «Сервис». Выберите в нём пункт «Плата». В списке плат необходимо будет отметить строку «Arduino Pro Mini (5V, 16MHz) w/ATmega328» вместо той, что отмечена по умолчанию. Также не забудьте указать в настройках необходимый com-порт.

Затем нажмите кнопку «Загрузить» в программе. Как только в нижней строке появится слово «загрузка», нажмите на плате «reset». На экране вы увидите сообщение о том, что загрузка завершена. Готово. Перепрошивка успешно выполнена.

Теперь рассмотрим, как сделать то же самое, только через Nano. Откройте Sketch и перейдите в меню «Файл», выберите раздел «Образцы». В появившемся списке кликните по «ArduinoISP». Затем нужно зайти в «Инструменты», выбрать пункт «Плата» и отметить «Arduino Nano».

Выполните прошивку Nano с помощью скетча ArduinoISP. Проверьте скорость порта в функции setup. Именно такой будет скорость во время прошивки Pro Mini. В стандартном Sketch скорость равна 19200.

Подготовив Nano, приступайте к сборке breadboard, чтобы перепрошить Про Мини. Подключите +5V к Vcc, GND соедините с таким же входом, D10 с RST, а D11, D12 и D13 с аналогичными входами на Pro Mini.

Теперь необходимо подключить Nano к ПК. Прежде чем приступить к перепрошивке, убедитесь, что у вас используются равные скорости порта, ориентируясь на скорость из Sketch. Отыщите текстовый файл «boards» в папке «arduino». Открыв его, найдите строку:

pro5v328.name=Arduino Pro Mini (5V, 16 MHz) w/ ATmega328

Если вы используете другую версию , выберите соответствующую. Проверьте заданную скорость. Также следует проверить настройки в текстовом файле «programmers».