Что происходит, когда код загружается с помощью загрузчика?

13

Что на самом деле происходит, когда я загружаю новый скетч в Arduino Uno с помощью загрузчика Optiboot ?

  • Что отправляется на Arduino?
  • Как это реагирует?
  • Что значит «не синхронизировано»?
  • Что такое "в синхронизации" в любом случае?

Примечание: это подразумевается как «справочный вопрос» .

arduino-uno bootloader Ник Гаммон
источник
очень интересный пост! Просто еще вопрос. Какое программное обеспечение вы используете для отслеживания последовательной связи (изображения)?
Джулио
Это вывод логического анализатора, такого как Saleae Logic 8. saleae.com Очень хороший маленький анализатор. Раньше частота дискретизации 24 МГц составляла ~ 125, 150 долларов США. Текущие скорости захвата составляют 100 и 500 МГц. > SPI, I2C и более> В большинстве цифровых коммуникаций используется определенный протокол, который определяет способ передачи информации. Программное обеспечение Logic имеет анализаторы протоколов, которые могут автоматически декодировать SPI, I2C, последовательный, 1-проводный, CAN, UNI / O, I2S / PCM, MP Mode, Манчестер, Modbus, DMX-512, Параллельный, JTAG, LIN, Atmel SWI, MDIO, SWD, LCD HD44780, BiSS C, HDLC, HDMI CEC, PS / 2, USB 1.1, Midi - или создайте свой собственный
CrossRoads

Ответы:

21

Когда вы перезагружаете Uno, на котором работает загрузчик Optiboot, загрузчик сначала мигает контактом 13 три раза.

Пин 13 мигает

Верхняя линия (серая) отправляется в в Arduino, средняя линия (оранжевая) отправляются из в Arduino.

Пока это происходит, программа, avrdudeзапущенная на вашем компьютере, отправляет запрос на устройство:

STK_GET_SYNC / CRC_EOP  (0x30/0x20)

Arduino не замечает первый «get sync», потому что он занят перепрошивкой контакта 13. Как только он это сделает, он замечает «get sync» (он будет буферизован последовательным оборудованием) и отвечает:

STK_INSYNC / STK_OK (0x14/0x10)

Похоже, что avrdude немного нетерпелив, и время истекло, потому что он пытается снова с запросом «получить синхронизацию». На этот раз Optiboot отвечает немедленно.

Остальная часть загрузки описана на следующем рисунке. Пример производится загрузкой стоковой программы «Blink».

Процесс загрузки Optiboot

(Нажмите на изображение выше для увеличения)

Шаги:

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

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

    0x42  // STK_SET_DEVICE
0x86  // device code
0x00  // revision
0x00  // progtype: “0” – Both Parallel/High-voltage and Serial mode
0x01  // parmode: “1” – Full parallel interface
0x01  // polling: “1” – Polling may be used
0x01  // selftimed: “1” – Self timed
0x01  // lockbytes: Number of Lock bytes.
0x03  // fusebytes: Number of Fuse bytes
0xFF  // flashpollval1
0xFF  // flashpollval2
0xFF  // eeprompollval1
0xFF  // eeprompollval2
0x00  // pagesizehigh
0x80  // pagesizelow
0x04  // eepromsizehigh
0x00  // eepromsizelow
0x00  // flashsize4
0x00  // flashsize3
0x80  // flashsize2
0x00  // flashsize1
0x20  // Sync_CRC_EOP

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

  • Установить расширенные параметры устройства:

    0x45  // STK_SET_DEVICE_EXT
0x05  // commandsize: how many bytes follow
0x04  // eeprompagesize: EEPROM page size in bytes.
0xD7  // signalpagel: 
0xC2  // signalbs2: 
0x00  // ResetDisable: Defines whether a part has RSTDSBL Fuse 
0x20  // Sync_CRC_EOP

    Optiboot также игнорирует все это и отвечает с помощью In Sync / OK.

  • Войдите в режим программирования. Ответ: Синхронизировано / ОК.

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

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

  • Адрес загрузки (изначально 0x0000). Адрес указывается словами (т. Е. Слово составляет два байта). Это устанавливает адрес, по которому будет записана следующая страница данных.

  • Страница программы (отправляется до 128 байт). Optiboot немедленно отвечает «In Sync». Затем происходит пауза около 4 мс, пока она фактически программирует страницу. Затем он отвечает «ОК».

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

  • Другая страница написана. Эта последовательность продолжается до тех пор, пока не будут написаны все страницы.

  • Адрес загрузки (обратно до 0x0000). Это для проверки записи.

  • Страница чтения (читается до 128 байт). Это для проверки. Обратите внимание, что даже если проверка не удалась, неверные данные уже были записаны в чип.

  • Выйти из режима программирования.

Что значит «не синхронизировано»?

Как видно из вышеизложенного, на каждом шаге последовательности программирования Arduino должен отвечать «In Sync» (0x14), возможно, после некоторых данных, а затем «OK» (0x10).

Если он «не синхронизирован», это означает, что avrdude не получил ответ «in sync». Возможные причины могут быть:

  • Используется неверная скорость передачи
  • В IDE выбран неверный последовательный порт
  • В IDE выбран неверный тип платы
  • Загрузчик не установлен
  • Установлен неправильный загрузчик
  • Плата не настроена на использование загрузчика (в предохранителях)
  • Некоторые устройства подключены к контактам D0 и D1 на Arduino, что мешает последовательной связи
  • Чип интерфейса USB (ATmega16U2) не работает должным образом
  • Неправильные часы для доски
  • Неправильные настройки предохранителей на Atmega328P (например, «делим часы на 8»)
  • Повреждена плата / чип
  • Неисправный USB-кабель (некоторые USB-кабели обеспечивают только питание и не предназначены для передачи данных, например, дешевые кабели для вентиляторов USB)

Что такое "синхронно"?

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

Какой протокол используется?

Протокол является протоколом STK500, задокументированным Atmel. Смотрите ссылки ниже.

Ссылки

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

Константы STK500

/* STK500 constants list, from AVRDUDE */
#define STK_OK              0x10
#define STK_FAILED          0x11  // Not used
#define STK_UNKNOWN         0x12  // Not used
#define STK_NODEVICE        0x13  // Not used
#define STK_INSYNC          0x14  // ' '
#define STK_NOSYNC          0x15  // Not used
#define ADC_CHANNEL_ERROR   0x16  // Not used
#define ADC_MEASURE_OK      0x17  // Not used
#define PWM_CHANNEL_ERROR   0x18  // Not used
#define PWM_ADJUST_OK       0x19  // Not used
#define CRC_EOP             0x20  // 'SPACE'
#define STK_GET_SYNC        0x30  // '0'
#define STK_GET_SIGN_ON     0x31  // '1'
#define STK_SET_PARAMETER   0x40  // '@'
#define STK_GET_PARAMETER   0x41  // 'A'
#define STK_SET_DEVICE      0x42  // 'B'
#define STK_SET_DEVICE_EXT  0x45  // 'E'
#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  // 'a'
#define STK_PROG_FUSE       0x62  // 'b'
#define STK_PROG_LOCK       0x63  // 'c'
#define STK_PROG_PAGE       0x64  // 'd'
#define STK_PROG_FUSE_EXT   0x65  // 'e'
#define STK_READ_FLASH      0x70  // 'p'
#define STK_READ_DATA       0x71  // 'q'
#define STK_READ_FUSE       0x72  // 'r'
#define STK_READ_LOCK       0x73  // 's'
#define STK_READ_PAGE       0x74  // 't'
#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'
Ник Гаммон
источник
2
AVR061: протокол связи STK500
Игнасио Васкес-Абрамс
1
Хорошая точка зрения! Я добавил несколько ссылок на ответ. Благодарю.
Ник Гаммон
Обратите внимание, что описанный здесь процесс проверки, в частности, использует чтение страницы, что означает, что любой загрузчик, поддерживающий avrdudeповедение проверки по умолчанию, является загрузчиком, который поддерживает считывание содержимого флэш-памяти.
Крис Страттон
1
Это обширное и наглядное руководство по программе и анализ Optiboot / STK500 просто ошеломляет. Спасибо, великий Ник Гаммон!
Дэвид Рефуа