ATMega328PB-AU烧录bootloader探索研究

本文主要是介绍ATMega328PB-AU烧录bootloader探索研究，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

ATMega328PB-AU烧录bootloader探索研究

📍本论坛的相关烧录教程（通过一块Arduino UNO板作为ISP来烧录的）《为ATMega328pb芯片烧录Arduino bootloader》
📌USBasp个人相关内容《2018版USBASP烧录器改通用版教》
📘ATMega328PB和ATMega328P差异中文说明文档资料：

链接：https://pan.baidu.com/s/1aPofMTCNnOTwvggppaNHlQ?pwd=xtax 
提取码：xtax

📍原文文档：https://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/Atmel-42559-Differences-between-ATmega328P-and-ATmega328PB_ApplicationNote_AT15007.pdf

✨本文是通过USBasp工具进行Bootloader烧录的。
✨本文使用ATMega328PB-AU烧录bootloader作为研究测试对象。
👉烧录bootloader前提，必须要有一个AVR烧录器或者Arduino UNO/nano开发板。

✨有AVR烧录器的情况下，可以通过AVR烧录软件，找到支持包下面对应型号的bootloader文件直接烧录也可以。需要自己熟悉和了解熔丝位的配置才行。另外的方法就是通过Arduino IDE菜单面板操作来完成bootloader的烧录工作。

🌿当前Arduino IDE环境下，支持ATMega328PB芯片型号的支持包固件： ATMega328PB支持包网址：

https://files.pololu.com/arduino/package_pololu_index.json
https://mcudude.github.io/MiniCore/package_MCUdude_MiniCore_index.json

📌熔丝位在线计算网站，适用于AVR系列单片机：https://www.engbedded.com/fusecalc/
📌熔丝位在线配置网站，适用于AVR系列单片机：https://www.engbedded.com/conffuse/
🈯烧录bootloader的目的：为了方便在Arduino IDE开发环境下，使用串口烧录程序。需要依赖bootloader固件+串口，才能完成代码上传的工作。如果手上有AVR烧录器，那么可以通过AVR烧录器+烧录软件，完成程序烧录即可。
如果使用USBasp 直接上传代码，在Arduino IDE直接选择USBasp进行代码上传。

在这里插入图片描述

📑前言

趁目前ATMega328PB-AU主控芯片的价格比较便宜，购买了一片此型号芯片，刚刚完成ATMega328PB-AU主控的开发板的设计，准备打板，先测试下一是否兼容Arduino nano开发板，于是将手上现有的Arduino nano板子上的32引脚TQFP封装的ATMega328P更换了下来，换上ATMega328PB-AU进行bootloader烧录。

在这里插入图片描述

📌PCB开源链接：https://oshwhub.com/perseverance51/atmega328pb-au-nano

📘bootloader和串口外围参考电路

🔰芯片的 RST复位引脚需要接入到USB转串口芯片的Mode联络信号引脚上，这里以CH340N为例，芯片的复位引脚通过一个耦合电容接到CH340N的RST引脚上。

🌟bootloader固件选择

🔰ATMega328PB如果选择使用MiniCore固件所提供的Bootloader烧录文件，之后使用Arduino IDE程序上传都需要选择此类型的开发板的对应型号，并不能选择其他支持包下面的同型号芯片进行上传。采用不同支持包下的bootloader固件，下载算法有些差异。。（MiniCore支持包，在烧录时，调用的是自带支持包下面的对应的avrdude，而pololu调用的是Arduino IDE本地的avrdude）。
- 👉如果选择使用编程器上传程序，就不存在上面的情况。只需要型号正确，就可以上传代码。需要注意一点的是，一旦选择了编程器上传代码，会导致原来下载过的bootloader程序失效，下次下载程序将不能再次使用串口直接上传程序。
- 📄MiniCore:

"C:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\MiniCore\tools\avrdude\7.2-arduino.1/bin/avrdude" "-CC:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\MiniCore\hardware\avr\3.0.1/avrdude.conf" -v  -patmega328pb -curclock -PCOM9 -b9600 -D -xnometadata "-Ueeprom:w:C:\Users\Administrator\AppData\Local\Temp\arduino\sketches\D21CF4E415C37110D46815DADA9CBA76/Blink.ino.eep:i" "-Uflash:w:C:\Users\Administrator\AppData\Local\Temp\arduino\sketches\\D21CF4E415C37110D46815DADA9CBA76/Blink.ino.hex:i""

- 📄Polulo:

"C:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\arduino\tools\avrdude\6.3.0-arduino17/bin/avrdude" "-CC:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\arduino\tools\avrdude\6.3.0-arduino17/etc/avrdude.conf" -v  -patmega328pb -carduino "-PCOM9" -b115200 -D "-Uflash:w:C:\Users\Administrator\AppData\Local\Temp\arduino\sketches\D21CF4E415C37110D46815DADA9CBA76/Blink.ino.hex:i"

-👉 如果使用独立的烧录软件，通过加载编译好的Hex文件进行烧录不存在此问题。

⚡注意事项

🌿新的未使用过的ATMega328PB-AU的芯片，在使用USBasp工具进行Arduino IDE在线 Bootloader烧录时，需要选择USBasp slow才行，这一点很关键！！！个人在选择USBasp模式下，对从未使用过的新芯片，烧录了N多遍的失败经历，曾一度怀疑是不是芯片没有焊接好。

🔖在第一次选择USBasp slow模式下，烧录成功后，后面如果有需要再次烧录bootloader程序，可以直接选择USBasp模式进行烧录。

⚡USBasp slow模式只有选择安装了MiniCore固件下才有，pololu固件不带，这一点需要注意！
🌿另外需要注意一点的是，刷的是哪个固件支持包的bootloader程序，在Arduino IDE 上传代码时，就只能选择对应系列的单片机型号，进行上传代码。（例如刷的是MiniCore固件支持包所提供的bootloader程序，那么在使用Arduino IDE 开发时，烧录目标只能选择MiniCore下的对于型号才行，而不能选择pololu固件支持下的同芯片型号，不能通用）。如果使用独立的AVR第三方烧录工具，可以直接加载编译好的Hex文件除外。

🔱在没有bootloader程序的情况下程序烧录补充说明

🌿使用其他AVR烧录软件：AVR_fighter、progisp、AVRDUDESS。（前提是手上需要有一个USBASP或者USBISP）。

🔖经测试AVR_fighter连不上，progisp需要使用HID 免驱版本的USBasp烧录器使用，不支持Arduino IDE在线烧录bootloader方式。USBASP带驱动版本的使用AVRDUDESS或者Arduino IDE在线烧录bootloader方式。

- 🔖带驱动版本的：

资料下载地址：http://pan.baidu.com/s/1i49UCOP
https://pan.baidu.com/s/1eTYTxp4AVRDUDESS：下载地址：https://github.com/ZakKemble/AVRDUDESS/releases
Khazama AVR Programmer For USBasp and avrdude:http://khazama.com/project/programmer/
- avrdude：https://download.savannah.gnu.org/releases/avrdude/

在这里插入图片描述

🌿AVRDUDESS：下载地址：https://github.com/ZakKemble/AVRDUDESS/releases

🌿Khazama AVR Programmer软件:经测试，该软件不支持ATMega328PB型号的程序烧录。

在这里插入图片描述

🌿使用progisp软件，烧录Arduino IDE编译好的Hex文件。（只能使用，市面上售卖的免驱版的USBasp使用，只能选择ATMega328P来替代ATMega328PB）
🔖上面.eep为EEPROM文件，.hex为程序文件。分别通过调入Flash和调入Eeprom加载进来。
🌿如果想通过上面的软件顺便将带bootloader的文件烧录进去，可以选择类似Blink.ino.with_bootloader.hex名称的合并文件。（bootloader和程序合并文件）

📌AVR单片机熔丝位设置详细知识文档介绍可以参考:https://www.cnblogs.com/Arrow-Lu/articles/2584823.html

👉如果烧录了带bootloader 程序文件后，配置好对于的串口端口号后，可以直接通过Arduino IDE面板上的上传按钮进行上传，即可，无需关注编程器选项。
🔖如果目标板不带Bootloader程序的，那么只能选择对于的编程器，然后进行上传。

🌿如果直接加载文件烧录，可以从Arduino IDE 在已安装的支持包路径下找到bootloader文件
- 🔖🏷 pololu-a-star支持包下的bootloader文件位置：

C:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\pololu-a-star\hardware\avr\5.1.0\bootloaders\optiboot

在这里插入图片描述

- 🔖🏷 MiniCore支持包下的bootloader文件位置：

C:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\MiniCore\hardware\avr\3.0.1\bootloaders\urboot

在这里插入图片描述

🛠烧录前准备

🌿给Arduino IDE安装支持芯片型ATMega328PB开发板。
🌿添加网址:https://mcudude.github.io/MiniCore/package_MCUdude_MiniCore_index.json
🔖或者添加：https://files.pololu.com/arduino/package_pololu_index.json

👉如果对新的芯片首次进行烧录，那么推荐先选择用MiniCore固件，选择对应的单片机型号，进行烧录，因为可以选择USBasp slow慢速模式。

🌿搜索关键字328，找到MiniCore固件进行安装。
🌿通过USBasp工具烧录配置信息如下：

🈯USBasp工具烧录过程

📄经测试，通过Arduino IDE 1.8.1.x版本或者使用2.2.x版本,都是可以的。
📑通过USBasp工具进行烧录时的信息：

C:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\MiniCore\tools\avrdude\7.2-arduino.1/bin/avrdude -CC:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\MiniCore\hardware\avr\3.0.1/avrdude.conf -v -patmega328pb -cusbasp -B32 -e -Ulock:w:0xff:m -Uefuse:w:0b11110101:m -Uhfuse:w:0xd7:m -Ulfuse:w:0b11111111:m avrdude: Version 7.2-arduino.1Copyright the AVRDUDE authors;see https://github.com/avrdudes/avrdude/blob/main/AUTHORSSystem wide configuration file is C:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\MiniCore\hardware\avr\3.0.1\avrdude.confUsing Port                    : usbUsing Programmer              : usbaspSetting bit clk period        : 32.0AVR Part                      : ATmega328PBChip Erase delay              : 10500 usPAGEL                         : PD7BS2                           : PC2RESET disposition             : possible i/oRETRY pulse                   : SCKSerial program mode           : yesParallel program mode         : yesTimeout                       : 200StabDelay                     : 100CmdexeDelay                   : 25SyncLoops                     : 32PollIndex                     : 3PollValue                     : 0x53Memory Detail                 :Block Poll               Page                       PolledMemory Type Alias    Mode Delay Size  Indx Paged  Size   Size #Pages MinW  MaxW   ReadBack----------- -------- ---- ----- ----- ---- ------ ------ ---- ------ ----- ----- ---------eeprom                 65    20     4    0 no       1024    4      0  3600  3600 0x00 0x00flash                  65    10   128    0 yes     32768  128    256  4500  4500 0x00 0x00lfuse                   0     0     0    0 no          1    1      0  4500  4500 0x00 0x00hfuse                   0     0     0    0 no          1    1      0  4500  4500 0x00 0x00efuse                   0     0     0    0 no          1    1      0  4500  4500 0x00 0x00lock                    0     0     0    0 no          1    1      0  4500  4500 0x00 0x00signature               0     0     0    0 no          3    1      0     0     0 0x00 0x00calibration             0     0     0    0 no          1    1      0     0     0 0x00 0x00Programmer Type : usbaspDescription     : USBasp ISP and TPI programmer
avrdude: set SCK frequency to 16000 Hz
avrdude: AVR device initialized and ready to accept instructions
avrdude: device signature = 0x1e9516 (probably m328pb)
avrdude: erasing chip
avrdude: set SCK frequency to 16000 Hzavrdude: processing -U lock:w:0xff:m
avrdude: reading input file 0xff for lockwith 1 byte in 1 section within [0, 0]
avrdude: writing 1 byte lock ...
avrdude: 1 byte of lock written
avrdude: verifying lock memory against 0xff
avrdude: 1 byte of lock verifiedavrdude: processing -U efuse:w:0b11110101:m
avrdude: reading input file 0b11110101 for efusewith 1 byte in 1 section within [0, 0]
avrdude: writing 1 byte efuse ...
avrdude: 1 byte of efuse written
avrdude: verifying efuse memory against 0b11110101
avrdude: 1 byte of efuse verifiedavrdude: processing -U hfuse:w:0xd7:m
avrdude: reading input file 0xd7 for hfusewith 1 byte in 1 section within [0, 0]
avrdude: writing 1 byte hfuse ...
avrdude: 1 byte of hfuse written
avrdude: verifying hfuse memory against 0xd7
avrdude: 1 byte of hfuse verifiedavrdude: processing -U lfuse:w:0b11111111:m
avrdude: reading input file 0b11111111 for lfusewith 1 byte in 1 section within [0, 0]
avrdude: writing 1 byte lfuse ...
avrdude: 1 byte of lfuse written
avrdude: verifying lfuse memory against 0b11111111
avrdude: 1 byte of lfuse verifiedavrdude done.  Thank you.C:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\MiniCore\tools\avrdude\7.2-arduino.1/bin/avrdude -CC:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\MiniCore\hardware\avr\3.0.1/avrdude.conf -v -patmega328pb -cusbasp -B32 -Uflash:w:C:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\MiniCore\hardware\avr\3.0.1/bootloaders/urboot/atmega328pb/watchdog_1_s/autobaud/uart0_rxd0_txd1/led+b5/urboot_atmega328pb_pr_ee_ce.hex:i -Ulock:w:0xff:m avrdude: Version 7.2-arduino.1Copyright the AVRDUDE authors;see https://github.com/avrdudes/avrdude/blob/main/AUTHORSSystem wide configuration file is C:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\MiniCore\hardware\avr\3.0.1\avrdude.confUsing Port                    : usbUsing Programmer              : usbaspSetting bit clk period        : 32.0AVR Part                      : ATmega328PBChip Erase delay              : 10500 usPAGEL                         : PD7BS2                           : PC2RESET disposition             : possible i/oRETRY pulse                   : SCKSerial program mode           : yesParallel program mode         : yesTimeout                       : 200StabDelay                     : 100CmdexeDelay                   : 25SyncLoops                     : 32PollIndex                     : 3PollValue                     : 0x53Memory Detail                 :Block Poll               Page                       PolledMemory Type Alias    Mode Delay Size  Indx Paged  Size   Size #Pages MinW  MaxW   ReadBack----------- -------- ---- ----- ----- ---- ------ ------ ---- ------ ----- ----- ---------eeprom                 65    20     4    0 no       1024    4      0  3600  3600 0x00 0x00flash                  65    10   128    0 yes     32768  128    256  4500  4500 0x00 0x00lfuse                   0     0     0    0 no          1    1      0  4500  4500 0x00 0x00hfuse                   0     0     0    0 no          1    1      0  4500  4500 0x00 0x00efuse                   0     0     0    0 no          1    1      0  4500  4500 0x00 0x00lock                    0     0     0    0 no          1    1      0  4500  4500 0x00 0x00signature               0     0     0    0 no          3    1      0     0     0 0x00 0x00calibration             0     0     0    0 no          1    1      0     0     0 0x00 0x00Programmer Type : usbaspDescription     : USBasp ISP and TPI programmer
avrdude: set SCK frequency to 16000 Hz
avrdude: AVR device initialized and ready to accept instructions
avrdude: device signature = 0x1e9516 (probably m328pb)
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: set SCK frequency to 16000 Hzavrdude: processing -U flash:w:C:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\MiniCore\hardware\avr\3.0.1/bootloaders/urboot/atmega328pb/watchdog_1_s/autobaud/uart0_rxd0_txd1/led+b5/urboot_atmega328pb_pr_ee_ce.hex:i
avrdude: reading input file C:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\MiniCore\hardware\avr\3.0.1/bootloaders/urboot/atmega328pb/watchdog_1_s/autobaud/uart0_rxd0_txd1/led+b5/urboot_atmega328pb_pr_ee_ce.hex for flashwith 368 bytes in 2 sections within [0x7e80, 0x7fff]using 3 pages and 16 pad bytes
avrdude: writing 368 bytes flash ...
Writing | ################################################## | 100% 0.30s
avrdude: 368 bytes of flash written
avrdude: verifying flash memory against C:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\MiniCore\hardware\avr\3.0.1/bootloaders/urboot/atmega328pb/watchdog_1_s/autobaud/uart0_rxd0_txd1/led+b5/urboot_atmega328pb_pr_ee_ce.hex
Reading | ################################################## | 100% 0.00s
avrdude: 368 bytes of flash verifiedavrdude: processing -U lock:w:0xff:m
avrdude: reading input file 0xff for lockwith 1 byte in 1 section within [0, 0]
avrdude: writing 1 byte lock ...
avrdude: 1 byte of lock written
avrdude: verifying lock memory against 0xff
avrdude: 1 byte of lock verifiedavrdude done.  Thank you.

🌿在通过上面的信息可以看出，在选择\MiniCore固件下的ATMega328PB型号，进行烧录bootloader时，分2个阶段。

🌿第一阶段是，对目标型号芯片进行熔丝位配置。

"C:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\MiniCore\tools\avrdude\7.2-arduino.1/bin/avrdude" "-CC:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\MiniCore\hardware\avr\3.0.1/avrdude.conf" -v -patmega328pb -cusbasp  -e -Ulock:w:0xff:m -Uefuse:w:0b11110101:m -Uhfuse:w:0xd7:m -Ulfuse:w:0b11111111:m

🌿第二阶段是，对目标型号芯片进行bootloader下载。

"C:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\MiniCore\tools\avrdude\7.2-arduino.1/bin/avrdude" "-CC:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\MiniCore\hardware\avr\3.0.1/avrdude.conf" -v -patmega328pb -cusbasp  "-Uflash:w:C:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\MiniCore\hardware\avr\3.0.1/bootloaders/urboot/atmega328pb/watchdog_1_s/autobaud/uart0_rxd0_txd1/led+b5/urboot_atmega328pb_pr_ee_ce.hex:i" -Ulock:w:0xff:m

📝通过命令行指令烧录

🌿通过命令行进行熔丝位配置，使用的是usbasp烧录器，前提是安装了Arduino IDE，其他型号也可以通过此命令实现对目标型号芯片进行熔丝位配置：（直接在cmd命令提示符窗口内使用）

C:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\arduino\tools\avrdude\6.3.0-arduino17/bin/avrdude -CC:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\arduino\tools\avrdude\6.3.0-arduino17/etc/avrdude.conf -v -patmega328pb -cusbasp -Pusb -e -Ulock:w:0xFF:m -Uefuse:w:0xFF:m -Uhfuse:w:0xDE:m -Ulfuse:w:0xFF:m

🌿使用Polulo支持包固件下的bootloader.hex固件，使用命令行烧录bootloader命令：（直接在cmd命令提示符窗口内使用）

C:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\arduino\tools\avrdude\6.3.0-arduino17/bin/avrdude -CC:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\arduino\tools\avrdude\6.3.0-arduino17/etc/avrdude.conf -v -patmega328pb -cusbasp -Pusb -Uflash:w:C:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\pololu-a-star\hardware\avr\5.1.0/bootloaders/optiboot/optiboot_atmega328pb_16mhz.hex:i -Ulock:w:0xCF:m

🌿使用MiniCore支持包固件下的bootloader.hex固件，使用命令行烧录bootloader命令：

C:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\MiniCore\tools\avrdude\7.2-arduino.1/bin/avrdude -CC:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\MiniCore\hardware\avr\3.0.1/avrdude.conf -v -patmega328pb -cusbasp -e -Ulock:w:0xff:m -Uefuse:w:0b11110101:m -Uhfuse:w:0xd7:m -Ulfuse:w:0b11111111:m

- 🔖带eep烧录程序命令演示：（需要定位到avrdude路径下）

avrdude -C"C:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\MiniCore\hardware\avr\3.0.1/avrdude.conf" -v -patmega328pb -curclock -PCOM6 -b9600 -D -xnometadata "-Ueeprom:w:C:\Users\Administrator\AppData\Local\Temp\arduino\sketches\D21CF4E415C37110D46815DADA9CBA76/Blink.ino.eep:i" -Uflash:w:"C:\Users\Administrator\AppData\Local\Temp\arduino\sketches\D21CF4E415C37110D46815DADA9CBA76/Blink.ino.hex:i"

在这里插入图片描述
烧录过程和结果：

- 🔖不带eep烧录命令：（需要定位到avrdude路径下）

avrdude -C"C:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\packages\MiniCore\hardware\avr\3.0.1/avrdude.conf" -v -patmega328pb -curclock -PCOM6 -b9600 -D -xnometadata  -Uflash:w:"C:\Users\Administrator\AppData\Local\Temp\arduino\sketches\D21CF4E415C37110D46815DADA9CBA76/Blink.ino.hex:i"