Что происходит, когда код загружается с помощью загрузчика?

При сбросе настроек Uno с запущенным загрузчиком Optiboot загрузчик сначала трижды мигает на контакте 13.

Верхняя линия (серая) отправляется на Arduino, средняя линия (оранжевая) отправляется с Arduino.

В это время программа avrdude, запущенная на вашем компьютере, отправляет запрос на устройство:

STK_GET_SYNC / CRC_EOP  (0x30/0x20)

Arduino не замечает первую «get sync», потому что она занята миганием контакта 13. Как только это сделано, она замечает «get sync» (она будет буферизована последовательным оборудованием) и отвечает:

STK_INSYNC / STK_OK (0x14/0x10)

Похоже, avrdude немного нетерпелив и истекло время ожидания, потому что он снова пытается сделать запрос "get sync". На этот раз Optiboot отвечает немедленно.

---

Остальная часть загрузки описана на следующем изображении. Пример, полученный при загрузке стандартной программы "Blink".

(Нажмите на изображение выше, чтобы увеличить его)

---

Шаги следующие:

• Запрос: Получить синхронизацию? Ответ: Синхронизировано.
• Запрос: Получить параметр? (основная версия) Ответ: версия 4.
• Запрос: Получить параметр? (дополнительная версия) Ответ: версия 4.

• Установить параметры устройства. Следующие параметры устройства отправляются на чип:

  0x42  // STK_SET_DEVICE
  0x86  // код устройства
  0x00  // ревизия
  0x00  // progtype: «0» – как параллельный/высоковольтный, так и последовательный режим
  0x01  // parmode: «1» – Полный параллельный интерфейс
  0x01  // опрос: «1» — опрос может быть использован
  0x01  // самосинхронизированный: «1» – самосинхронизированный
  0x01  // lockbytes: Количество байтов блокировки.
  0x03  // fusebytes: Количество байтов Fuse
  0xFF  // flashpollval1
  0xFF  // flashpollval2
  0xFF  // eeprompollval1
  0xFF  // eeprompollval2
  0x00  // pagesizehigh
  0x80  // размер_страницы_низкий
  0x04  // eepromsizehigh
  0x00  // eepromsizelow
  0x00  // flashsize4
  0x00  // размер_флэша3
  0x80  // размер_флэша2
  0x00  // размер_флэша1
  0x20  // Sync_CRC_EOP
  

  Optiboot игнорирует все это и отвечает In Sync/OK. :)

• Установите расширенные параметры устройства:

  0x45  // STK_SET_DEVICE_EXT
  0x05  // commandsize: сколько байт следует
  0x04  // eeprompagesize: размер страницы EEPROM в байтах.
  0xD7  // сигнальная страница:
  0xC2  // сигналы2:
  0x00  // ResetDisable: определяет, имеет ли деталь предохранитель RSTDSBL
  0x20  // Sync_CRC_EOP
  

  Optiboot все это игнорирует и отвечает In Sync/OK.

• Вход в режим программирования. Ответ: Синхронизация/ОК.

• Прочитать подпись. Optiboot отвечает 0x1E 0x95 0x0F фактически не читая подпись.

• Запись предохранителей (четыре раза). Optiboot не записывает предохранители, а просто отвечает In Sync/OK.

• Загрузить адрес (изначально 0x0000). Адрес в словах (т.е. слово — это два байта). Это устанавливает адрес, куда будет записана следующая страница данных.

• Программная страница (отправляется до 128 байт). Optiboot немедленно отвечает «In Sync». Затем следует пауза около 4 мс, пока он фактически программирует страницу. Затем он отвечает «OK».

• Адрес загрузки (теперь 0x0040). Это адрес 64 в десятичном виде, т.е. 128 байт от начала памяти программ.

• Пишется еще одна страница. Эта последовательность продолжается до тех пор, пока не будут написаны все страницы.

• Загрузить адрес (обратно к 0x0000). Это для проверки записи.

• Прочитать страницу (считывается до 128 байт). Это для проверки. Обратите внимание, что даже если проверка не удалась, плохие данные уже записаны в чип.

• Выйти из режима программирования.

---

Что означает «не синхронизировано»?

Как вы можете видеть из вышесказанного, на каждом шаге последовательности программирования Arduino должен отвечать «In Sync» (0x14), возможно, за которым следуют какие-то данные, а затем «OK» (0x10).

Если это "не синхронизировано", это означает, что avrdude не получил ответ "синхронизировано". Возможные причины:

• Использована неправильная скорость передачи данных
• В IDE выбран неправильный последовательный порт
• В IDE выбран неверный тип платы
• Загрузчик не установлен
• Установлен неправильный загрузчик
• Плата не настроена на использование загрузчика (в предохранителях)
• Какое-то устройство, подключенное к контактам D0 и D1 на Arduino, мешает последовательной связи
• Микросхема интерфейса USB (ATmega16U2) работает неправильно
• Неправильные часы для доски
• Неправильные настройки предохранителей на Atmega328P (например, «делить тактовую частоту на 8»)
• Плата/чип повреждены
• Неисправный USB-кабель (некоторые USB-кабели обеспечивают только питание и не предназначены для передачи данных, например дешевые кабели для USB-вентиляторов)

---

Что такое «синхронизировано»?

Как уже упоминалось выше, ответ «Синхронизирован» означает, что Arduino (загрузчик) синхронизирован с загружаемой программой.

---

Какой протокол используется?

Протокол — это протокол STK500, документированный Atmel. См. ссылки ниже.

---

Ссылки

• Исходный код Optiboot - GitHub
• AVR061: протокол связи STK500
• AVR068: Протокол связи STK500 версии 2
• Я сломал свой Arduino Uno? Проблемы с загрузкой на плату
• Загрузчик/выгрузчик AVR - avrdude

Примечание: STK500 версии 2 не используется в Optiboot, но включена для информации на случай, если вы используете такие платы, как Mega2560.

---

Константы STK500

/* STK500 constants list, from AVRDUDE */
#define STK_OK              0x10
#define STK_FAILED          0x11  // Не используется
#define STK_UNKNOWN         0x12  // Не используется
#define STK_NODEVICE        0x13  // Не используется
#define STK_INSYNC          0x14  // ' '
#define STK_NOSYNC          0x15  // Не используется
#define ADC_CHANNEL_ERROR   0x16  // Не используется
#define ADC_MEASURE_OK      0x17  // Не используется
#define PWM_CHANNEL_ERROR   0x18  // Не используется
#define PWM_ADJUST_OK       0x19  // Не используется
#define CRC_EOP             0x20  // 'ПРОБЕЛ'
#define STK_GET_SYNC        0x30  // '0'
#define STK_GET_SIGN_ON     0x31  // '1'
#define STK_SET_PARAMETER   0x40  // '@'
#define STK_GET_PARAMETER   0x41  // 'А'
#define STK_SET_DEVICE      0x42  // 'B'
#define STK_SET_DEVICE_EXT  0x45  // 'Е'
#define STK_ENTER_PROGMODE  0x50  // 'P'
#define STK_LEAVE_PROGMODE  0x51  // 'Q'
#define STK_CHIP_ERASE      0x52  // 'R'
#define STK_CHECK_AUTOINC   0x53  // 'S'
#define STK_LOAD_ADDRESS    0x55  // 'U'
#define STK_UNIVERSAL       0x56  // 'V'
#define STK_PROG_FLASH      0x60  // '`'
#define STK_PROG_DATA       0x61  // 'а'
#define STK_PROG_FUSE       0x62  // 'б'
#define STK_PROG_LOCK       0x63  // 'c'
#define STK_PROG_PAGE       0x64  // 'd'
#define STK_PROG_FUSE_EXT   0x65  // 'е'
#define STK_READ_FLASH      0x70  // 'р'
#define STK_READ_DATA       0x71  // 'q'
#define STK_READ_FUSE       0x72  // 'r'
#define STK_READ_LOCK       0x73  // 'с'
#define STK_READ_PAGE       0x74  // 'т'
#define STK_READ_SIGN       0x75  // 'u'
#define STK_READ_OSCCAL     0x76  // 'v'
#define STK_READ_FUSE_EXT   0x77  // 'w'
#define STK_READ_OSCCAL_EXT 0x78  // 'x'