ATmega328P (1)

プロクラマー

これには、昔TTL-232R-5V を使った自作プロクラマーを使うのも良いのですが、最近Atmel AVR ISP mkIIをただで人からもらったのでそれを使います。

詳細な使用説明書（英文）： AVR ISP mkII User Guide

ソフト環境

Debian GNU/Linux buster=stable 環境です。

$ sudo apt install avrdude

接続

純正のAVRISP mkIIのVCCは電源電圧監視用でAVRISP mkII側からは電源供給されませんので、別途チップへの電源供給ソースが必要！Unoなら12V、NanoならUSBを必ずつなぐこと。

ちなみに、昔TTL-232R-5V を使った自作プロクラマーは電源電圧供給していたので便利な面がありました。

実は当方所有のAVRISP mkIIは、USB 電源とPIN#1 をつないで電源供給ソースとする改造済みです。このAVRISP mkIIの改造は、この次の記事です。　改造済みだと外部電源供給は不要ですが、電圧設定を間違いなくする必要があります。

さて、ISPケーブルの赤線は１ピン側です。

Uno Uno ISPケーブル接続 Nano Nano ISPケーブル接続

AVRISP mkII に赤いLEDがつきっぱなしは、ISPコネクター「差し込み忘れ」です。

AVRISP mkII に赤いLEDが点滅は、ISPコネクター「逆差し」です。

Uno

$ sudo avrdude -c avrisp2 -P usb -p m328p -v

avrdude: Version 6.3-20171130
         Copyright (c) 2000-2005 Brian Dean, http://www.bdmicro.com/
         Copyright (c) 2007-2014 Joerg Wunsch

         System wide configuration file is "/etc/avrdude.conf"
         User configuration file is "/root/.avrduderc"
         User configuration file does not exist or is not a regular file, skipping

         Using Port                    : usb
         Using Programmer              : avrisp2
avrdude: usbdev_open(): Found AVRISP mkII, serno: 000200222425
         AVR Part                      : ATmega328P
         Chip Erase delay              : 9000 us
         PAGEL                         : PD7
         BS2                           : PC2
         RESET disposition             : dedicated
         RETRY pulse                   : SCK
         serial program mode           : yes
         parallel program mode         : yes
         Timeout                       : 200
         StabDelay                     : 100
         CmdexeDelay                   : 25
         SyncLoops                     : 32
         ByteDelay                     : 0
         PollIndex                     : 3
         PollValue                     : 0x53
         Memory Detail                 :

                                  Block Poll               Page                       Polled
           Memory Type Mode Delay Size  Indx Paged  Size   Size #Pages MinW  MaxW   ReadBack
           ----------- ---- ----- ----- ---- ------ ------ ---- ------ ----- ----- ---------
           eeprom        65    20     4    0 no       1024    4      0  3600  3600 0xff 0xff
           flash         65     6   128    0 yes     32768  128    256  4500  4500 0xff 0xff
           lfuse          0     0     0    0 no          1    0      0  4500  4500 0x00 0x00
           hfuse          0     0     0    0 no          1    0      0  4500  4500 0x00 0x00
           efuse          0     0     0    0 no          1    0      0  4500  4500 0x00 0x00
           lock           0     0     0    0 no          1    0      0  4500  4500 0x00 0x00
           calibration    0     0     0    0 no          1    0      0     0     0 0x00 0x00
           signature      0     0     0    0 no          3    0      0     0     0 0x00 0x00

         Programmer Type : STK500V2
         Description     : Atmel AVR ISP mkII
         Programmer Model: AVRISP mkII
         Hardware Version: 1
         Firmware Version Master : 1.24
         Vtarget         : 5.1 V
         SCK period      : 8.00 us

avrdude: AVR device initialized and ready to accept instructions

Reading | ################################################## | 100% 0.00s

avrdude: Device signature = 0x1e950f (probably m328p)
avrdude: safemode: lfuse reads as FF
avrdude: safemode: hfuse reads as DE
avrdude: safemode: efuse reads as FD

avrdude: safemode: lfuse reads as FF
avrdude: safemode: hfuse reads as DE
avrdude: safemode: efuse reads as FD
avrdude: safemode: Fuses OK (E:FD, H:DE, L:FF)

avrdude done.  Thank you.

$ sudo avrdude -c avrisp2 -P usb -p m328p -n -F  -U lfuse:r:-:h -U hfuse:r:-:h -U efuse:r:-

avrdude: AVR device initialized and ready to accept instructions

Reading | ################################################## | 100% 0.00s

avrdude: Device signature = 0x1e950f (probably m328p)
avrdude: reading lfuse memory:

Reading | ################################################## | 100% 0.00s

avrdude: writing output file "<stdout>"
0xff
avrdude: reading hfuse memory:

Reading | ################################################## | 100% 0.00s

avrdude: writing output file "<stdout>"
0xde
avrdude: reading efuse memory:

Reading | ################################################## | 100% 0.00s

avrdude: writing output file "<stdout>"

avrdude: safemode: Fuses OK (E:FD, H:DE, L:FF)

avrdude done.  Thank you.

Nano

ISP ケーブルが、ボード上をUSB向けに伸びるので挿しにくいので注意。

$ sudo avrdude -c avrisp2 -P usb -p m328p -v

avrdude: Version 6.3-20171130
         Copyright (c) 2000-2005 Brian Dean, http://www.bdmicro.com/
         Copyright (c) 2007-2014 Joerg Wunsch

         System wide configuration file is "/etc/avrdude.conf"
         User configuration file is "/root/.avrduderc"
         User configuration file does not exist or is not a regular file, skipping

         Using Port                    : usb
         Using Programmer              : avrisp2
avrdude: usbdev_open(): Found AVRISP mkII, serno: 000200222425
         AVR Part                      : ATmega328P
         Chip Erase delay              : 9000 us
         PAGEL                         : PD7
         BS2                           : PC2
         RESET disposition             : dedicated
         RETRY pulse                   : SCK
         serial program mode           : yes
         parallel program mode         : yes
         Timeout                       : 200
         StabDelay                     : 100
         CmdexeDelay                   : 25
         SyncLoops                     : 32
         ByteDelay                     : 0
         PollIndex                     : 3
         PollValue                     : 0x53
         Memory Detail                 :

                                  Block Poll               Page                       Polled
           Memory Type Mode Delay Size  Indx Paged  Size   Size #Pages MinW  MaxW   ReadBack
           ----------- ---- ----- ----- ---- ------ ------ ---- ------ ----- ----- ---------
           eeprom        65    20     4    0 no       1024    4      0  3600  3600 0xff 0xff
           flash         65     6   128    0 yes     32768  128    256  4500  4500 0xff 0xff
           lfuse          0     0     0    0 no          1    0      0  4500  4500 0x00 0x00
           hfuse          0     0     0    0 no          1    0      0  4500  4500 0x00 0x00
           efuse          0     0     0    0 no          1    0      0  4500  4500 0x00 0x00
           lock           0     0     0    0 no          1    0      0  4500  4500 0x00 0x00
           calibration    0     0     0    0 no          1    0      0     0     0 0x00 0x00
           signature      0     0     0    0 no          3    0      0     0     0 0x00 0x00

         Programmer Type : STK500V2
         Description     : Atmel AVR ISP mkII
         Programmer Model: AVRISP mkII
         Hardware Version: 1
         Firmware Version Master : 1.24
         Vtarget         : 4.8 V
         SCK period      : 8.00 us

avrdude: AVR device initialized and ready to accept instructions

Reading | ################################################## | 100% 0.00s

avrdude: Device signature = 0x1e950f (probably m328p)
avrdude: safemode: lfuse reads as FF
avrdude: safemode: hfuse reads as DA
avrdude: safemode: efuse reads as FD

avrdude: safemode: lfuse reads as FF
avrdude: safemode: hfuse reads as DA
avrdude: safemode: efuse reads as FD
avrdude: safemode: Fuses OK (E:FD, H:DA, L:FF)

avrdude done.  Thank you.

$ sudo avrdude -c avrisp2 -P usb -p m328p -n -F  -U lfuse:r:-:h -U hfuse:r:-:h -U efuse:r:-

avrdude: AVR device initialized and ready to accept instructions

Reading | ################################################## | 100% 0.00s

avrdude: Device signature = 0x1e950f (probably m328p)
avrdude: reading lfuse memory:

Reading | ################################################## | 100% 0.00s

avrdude: writing output file "<stdout>"
0xff
avrdude: reading hfuse memory:

Reading | ################################################## | 100% 0.00s

avrdude: writing output file "<stdout>"
0xda
avrdude: reading efuse memory:

Reading | ################################################## | 100% 0.00s

avrdude: writing output file "<stdout>"

avrdude: safemode: Fuses OK (E:FD, H:DA, L:FF)

avrdude done.  Thank you.

Fuse

なぜかFuseが違います:

Uno: E:FD, H:DE, L:FF
- SPIEN (Enable Serial programming and Data Downloading) On = 0
Nano: E:FD, H:DA, L:FF
- SPIEN (Enable Serial programming and Data Downloading) Off = 1

確かNano互換ボードは購入時は特にArduinoとしてチップが初期化されていなかったので自分で初期化しました。それが良くなかったかも知れないので、とりあえずNanoのFUSEをISPで修正しました:

 $ sudo avrdude -c avrisp2 -P usb -p m328p -F  \
                -U efuse:w:0xfd:m -U hfuse:w:0xde:m -U lfuse:w:0xff:m

なぜか書き換えられました。

ともに、ブート領域設定をチップデフォルトのBOOTSZ00= 2048ワード（4K BYTE）から BOOTSZ=11 256ワード（512BYTE）に変更されています。どうもちゃんとoptiBootが入っています。互換ボードの場合最初に自分で書き換える必要があることもあると覚悟しておきましょう。

Serial AVR chips に基本的な情報を英語で纏めました。

FUSE設定の詳細状況は FUSECALC をみて確認しましょう。

Optiboot プログラムのインストール

シリアルAVRで、ISPプログラマーを使わず、シリアル接続からのプログラムを可能にする Arduino用bootloaderのなかで一番小さな　Optiboot インストール法のメモです。

Arduinoとして初期化されていないNano互換ボード等だと購入後この作業が必要です。

Optiboot のアップストリームのソースは　https://github.com/Optiboot/optiboot にあります。ここには色々の情報があるので一度見てください。

ただ、bootloaderをチップに焼き込むにはHEXのバイナリーがあれば充分です。

ちなみに、Debian/Ubuntuなら、少々古いソースコードから作られたパッケージですがarduino-coreパッケージがインストールされていれば ~~/usr/share/arduino/hardware/arduino/bootloaders/optiboot/optiboot_atmega328.hex~~ (昔)、 /usr/share/arduino/hardware/arduino/avr/bootloaders/optiboot/optiboot_atmega328.hex (Arduino 1.8.19) にHEXのバイナリーがあります。

ところが、これを使うと:

$ sudo avrdude -p m328p -c avrisp2 -U flash:w:optiboot_atmega328.hex

avrdude: AVR device initialized and ready to accept instructions

Reading | ################################################## | 100% 0.00s

avrdude: Device signature = 0x1e950f (probably m328p)
avrdude: NOTE: "flash" memory has been specified, an erase cycle will be performed
         To disable this feature, specify the -D option.
avrdude: erasing chip
avrdude: reading input file "optiboot_atmega328.hex"
avrdude: input file optiboot_atmega328.hex auto detected as Intel Hex
avrdude: ERROR: address 0x8010 out of range at line 33 of optiboot_atmega328.hex
avrdude: read from file 'optiboot_atmega328.hex' failed

avrdude: safemode: Fuses OK (E:FD, H:DE, L:FF)

avrdude done.  Thank you.

あきらかにbootloaderのサイズが大きくなり収まっていません。bootloaderに合わせてメモリーマップを調節するのも一つですが、ここはちゃんと256word=512byteに収まるブートローダーを入れるのでしょう。これって、２０２１年からのバグですね。使うGCCを古い4.6のから、普通の最新版5.4.0にしたのが関係しているようですね。道理で、Arduinoをアップグレードしたらbootloader書き込みが動かないのも無理ありません。小さなoptiboot_atmega8.hexを使うと書き込むことは書き込めましたが、これがうごくのかな？

optiboot の githubから、MCUdude/MiniCoreを見つけました。 115200bps、16MHzがあるので、それを使います。(19200bpsだと、何ちゃってARDUINO NANOとの接続が良くなかった)

 $ git clone https://github.com/MCUdude/MiniCore.git
 $ cd MiniCore
 $ cd avr/bootloaders/optiboot_flash/bootloaders/atmega328p/16000000L
 $ avrdude -p m328p -c avrisp2  -U flash:w:optiboot_flash_atmega328p_UART0_115200_16000000L_B5.hex

avrdude: AVR device initialized and ready to accept instructions

Reading | ################################################## | 100% 0.00s

avrdude: Device signature = 0x1e950f (probably m328p)
avrdude: NOTE: "flash" memory has been specified, an erase cycle will be performed
         To disable this feature, specify the -D option.
avrdude: erasing chip
avrdude: reading input file "optiboot_flash_atmega328p_UART0_115200_16000000L_B5.hex"
avrdude: input file optiboot_flash_atmega328p_UART0_115200_16000000L_B5.hex auto detected as Intel Hex
avrdude: writing flash (32768 bytes):

Writing | ################################################## | 100% 0.00s

avrdude: 32768 bytes of flash written
avrdude: verifying flash memory against optiboot_flash_atmega328p_UART0_115200_16000000L_B5.hex:
avrdude: load data flash data from input file optiboot_flash_atmega328p_UART0_115200_16000000L_B5.hex:
avrdude: input file optiboot_flash_atmega328p_UART0_115200_16000000L_B5.hex auto detected as Intel Hex
avrdude: input file optiboot_flash_atmega328p_UART0_115200_16000000L_B5.hex contains 32768 bytes
avrdude: reading on-chip flash data:

Reading | ################################################## | 100% 0.00s

avrdude: verifying ...
avrdude: 32768 bytes of flash verified

avrdude: safemode: Fuses OK (E:FD, H:DE, L:FF)

avrdude done.  Thank you.

まあこれで原状回復です。

FUSE設定は　fusecalc を見て下さい。以下の記事も参考にして下さい。

TIP: LOCK FUSEの設定値は、単純に考えると0x3F=0b00111111です。ただ未使用ビットの6,7-bitは、読むと1を返すので書き込み内容確認が成立する0xFF=0b11111111を設定値にします。

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Date: 2020/02/21 (initial publish), 2022/05/30 (last update)

Source: jp/note-00014.md

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プロクラマー

ソフト環境

接続

Uno

Nano

Fuse

Optiboot プログラムのインストール