Почему 23 032-байтовому скетчу Arduino требуется 36,32 секунды для загрузки через ISP на Atmega328p на макетной плате с отключенной проверкой кода?

Похоже, пропускная способность ограничена. Я понятия не имею, сколько задержек добавляет ISP, но он должен добавить немного. Лучше всего было бы использовать USB со скоростью 115200 бод или быстрее, если вы сможете его получить.

У меня есть описание процесса загрузки, который, если вы экстраполируете из 1082 байт, загружаемых примерно за 0,15 секунды (плюс некоторые накладные расходы), должен означать, что вы получите 23032 байта, загруженных в 23032 / 1082 * 0.15 секунд, а именно около 3 секунд, включая проверку.

Тот факт, что вы этого не добиваетесь, наводит на мысль (как упоминал Гил в своем ответе), что существует проблема с тем, что ваш компьютер действительно так быстро отправляет данные через USB-порт.

Если бы вы подключили логический анализатор и посмотрели, что на самом деле поступает, то могли бы обнаружить, что промежутки между байтами (или пакетами байтов) больше, чем вы ожидали.

Программаторы ISP обычно по умолчанию используют низкие тактовые частоты ISP. Часто что-то вроде 10 кГц, иногда медленнее, вероятно, чтобы просто работать по умолчанию с очень медленными чипами AVR. Тактовая частота ISP должна быть примерно на одну восьмую больше тактовой частоты AVR. Например, установив по умолчанию низкую частоту, например 10 кГц, программатор будет успешно взаимодействовать с AVR с тактовой частотой 125 кГц с некоторым запасом. Около 4 кГц будет работать с часовым кристаллом с частотой 32,768 кГц.

Посмотрите в документации avrdude для опции -B. Обратите внимание на прописную букву "B", это опция для изменения скорости ISP, а не строчная буква -b, которая определяет скорость передачи данных от ПК к программатору (или загрузчику). Не все программаторы поддерживают -B, но многие поддерживают.

Обновить

Ну, я покопался в коде USBtinyISP и в avrdude, и похоже, что значение по умолчанию для -B равно 10. Итак, 10uS. То, как это значение используется в коде USBtinyISP, относится к высокому или низкому периоду, а не к общему тактовому периоду. Таким образом, это примерно 20uS на бит, или 50 кГц. Если это ваша скорость, то обычная синхронизация данных SPI составляет всего около 3,7 секунды. Так что это ставит под сомнение эту идею.

Но, возможно, все же стоит дважды проверить, что он работает со значением 10, а не с чем-то большим. Просто для того, чтобы представить это в перспективе: максимальное значение -B, по-видимому, равно 250, что приведет к тактовой частоте ISP 2 кГц и примерно полутора минутам для синхронизации ваших примерно 23 КБайт.

Дополнительные выводы: накладные расходы SPI на байт

Каждый байт флэш-страниц передается в интерфейс ISP посредством SPI-команд длиной 4 байта. Прошивка для программатора содержит следующий код для записи страницы в свой файл spi / main.c, где вы можете увидеть, как он вызывает spi ( cmd, res, 4):

extern  void    usb_out ( byte_t* data, byte_t len )
{
    byte_t  i;
    uint_t  usec;
    byte_t  r;

    for ( i = 0; i < len; i++ )
    {
        cmd[3] = data[i];
        spi_rw();
        cmd[0] ^= 0x60; // превратить запись в чтение
        for ( usec = 0; usec < timeout; usec += 32 * sck_period )
        {   // когда время ожидания> 0, опрашивать до тех пор, пока не будет записан байт
          spi( cmd, res, 4 );
            r = res[3];
            if  ( r == cmd[3] && r != poll1 && r != poll2 )
            {
                break;
            }
        }
    }
}

Этот код используется для доставки данных в буфер флэш-страницы во время программирования ISP.

Вы можете увидеть комментарий в коде avrdude, объясняющий, что каждый байт становится 4-байтовой транзакцией SPI, чтобы объяснить их вычисление для тайм-аута связи с программатором. Следующее находится в файле usbtiny.c avrdude для функции usbtiny_paged_write.

if (usb_out(pgm,
            function,       // Flash или EEPROM
            delay,          // Сколько ждать между добавлением каждого байта
            addr,           // Адрес в памяти
            m->buf + addr,  // Указатель на данные
            chunk,          // Количество байтов для записи
            32 * PDATA(pgm)->sck_period + delay  // каждый байт превращается в
                                 // 4-байтовый SPI cmd usb_out() умножает
                                 // это на байт. Затем добавьте cmd-delay
            ) < 0) {
  return -1;
}

Чтобы было понятно, эти две функции имеют одно и то же имя, но на самом деле являются двумя разными функциями; первая выполняется в программаторе, а вторая выполняется в avrdude.

Таким образом, на самом деле существуют значительные накладные расходы на транзакции SPI при простой доставке данных в буфер страницы. Помимо этого, существует вторая транзакция USB и SPI для фиксации буфера страницы во флэш-память.