关于bootloader
Arduino
- 通常情况下MCU烧写程序都需要通过专门的编程器进行。
- 假使每次复位时MCU不是从程序存储器起始位置开始读取命令，而是预先加载一段指令，实现一些设置和功能，再开始执行代码。这样可以极大的方便MCU编程与使用，而这些预先写入的程序代码就是bootloader。
Arduino通过预先写入的bootloader，当用户通过串口给Arduino板下载程序时，Arduino板首先会复位一次，这样就进入了bootloader。 接着向Arduino板发送特定的下载指令，bootloader识别到这些指令后就会开始接收待更新的程序代码，并写入到内部flash中；如果没有进行下载，bootloader没有识别到下载指令，那么它就会跳转到程序区正常工作。- 总结上述内容，可以理解为：
Arduino之所以能用一根usb线就愉快下载程序的原因就是bootloader。
问题来了:
有些情况下我们需要自己搭建Arduino最小系统板，或者将其嵌入到自己的PCB项目里。这些只要你想都很容易，但是：新出厂的ATmega328p等等MCU里是没有bootloader的，怎么办？这时就需要自己烧写。
烧写bootloader
• 硬件接口
烧写bootloader本质上只是使用编程器烧写一段特殊的程序到MCU中，因此其方法与使用编程器烧写程序是一样的，这个方法在不同厂商、不同种类的单片机上都是不同的。
对于一般的Arduino开发板使用的AVR单片机来说，烧写程序是通过ICSP（in-circuit serial programmming）硬件接口来实现的。
Arduino UNO Rev3上的ICSP接口
如图所示，Arduino UNO Rev3上有两个ICSP接口，
分别对应其中ATmega32u4（左上，用于usb转串口）
和ATmega328p（右下，用于正常执行指令）。
`对于一般的Arduino开发板，只需要对主处理器烧写bootloader即可。
如：ATmega328p、ATmega1280、ATmega2560等MCU。`
ICSP接口有6个引脚，其定义如下表所示，
MISO对应引脚1。
| (1) MISO | VCC |
|---|---|
| SCK | MOSI |
| Reset | GND |
引脚可以分为三个部分：
• SPI接口 `MISO` `MOSI` `SCK`
• 电源 `VCC` `GND`
• 复位 `Reset `
有些Arduino开发板中不仅引出了ICSP接口，同时其中的SPI接口部分的引脚也可以复用作为普通IO使用，包含在了普通的IO口排座中。部分开发板如Pro MINI等则没有专门设置ICSP接口排针，但所有引脚均引出。下表是部分Arduino开发板上IO口与SPI引脚的对应关系。
| Arduino MCU | MOSI | MISO | SCK |
|---|---|---|---|
| ATmega328p | 11 | 12 | 13 |
| mega1280\mega2560 | 51 | 50 | 52 |
| Intel Curie | 11 | 12 | 13 |
•烧写过程
烧写bootloader可以使用多种编程器。
Arduino IDE的Tools -> Programmer下显示了所有支持的编程器列表：
支持烧写的编程器列表
在此小编推荐大家使用`Arduino as ISP`方式，此方式较为简单而且成功率高。
Arduino as ISP简单来说就是将一块Arduino开发板作为编程器：给它用
普通方式下载一段专门的程序，将其变为一个ISP下载器。
准备好编程器后，将其相应引脚与待烧写bootloader的开发板对应引脚相连，并通过Arduino IDE来进行bootloader烧写。
步骤如下：
• 1、制作编程器板
打开IDE,Files -> Examples -> ArduinoISP -> ArduinoISP
接入作为编程器的Arduino开发板并下载此程序，我们称其为编程器板。
制作编程器板需下载的对应程序
• 2、编程器板与待烧写板连接
对应连接关系如下表所示：
| 编程器板 | 待烧写板 |
|---|---|
| MISO/ 12 | MISO / ICSP-1 |
| Vcc / 5V | Vcc / ICSP-2 |
| SCK / 13 | SCK / ICSP-3 |
| MOSI / 11 | MOSI / ICSP-4 |
| 10 | Reset / ICSP-5 |
| GND | GND / ICSP-6 |
实际连接电路示例如下：
编程器与ICSP接口连接电路示意
编程器与引脚直接连接电路示意
• 3、使用Arduino IDE进行bootloader烧写
按照步骤2连接好电路后，打开IDE，执行如下步骤：
- 点击Tools -> Boards选择待烧写板的类型；
- 在Tools -> Programmer中选择Arduino as ISP；
点击Tools -> Burn Bootloader；
选择待烧写板的类型
使用Arduino IDE进行bootloader烧写
烧录Bootloader
自测实拍
写了这么多，到底好不好用呢，小楊今天就用自己的画的PCB试试效果。步骤如上文所述。效果如下：
用UNO作为编程器，与自己画的待烧写PCB连接
Bootloader烧录成功后D13灯会同时闪烁
测试下载成功
以上就是通过已有的Arduino开发板对部分AVR单片机进行bootloader烧写的一种方法。当然方法很多，各有优缺点大家根据自己的喜好和需要进行选择。不足之处还请大家批评指正。
希望文章内容对您稍有帮助。
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禾灮·小楊
2018.07.17
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