ブートローダの書き込み (AVRマイコン)

2021年8月4日 2021年8月15日

gifu_shino.g

Arduino UNO が起動しなくなり、
ブートローダ書き込み済みのAVRマイコンを交換し、
動作するようになったという経験がありますが、
ブートローダの異常であったかどうかは分かりません。

Arduino も故障することはありますね。
故障の原因もいろいろで、
ブートローダ異常だけでなく、ハードウェア的な故障、
故障だと思ったら配線ミスやスケッチミスなんてことも
私の場合はよくあります。

AVRマイコンの予備があると安心です。
”ブートローダ書込済み”の AVRマイコンを購入しておくか、
ブランクの AVRマイコンを購入して
ブートローダを自分で書き込んで保管しておきます。

しかし、私の Arduino UNO の AVRマイコンは、
ATmega328P-PU で、ソケットで実装されていますので、
簡単に交換出来ますが、
ATmega328P-AU 等で表面実装タイプのものもあり、
この場合は簡単に交換はできませんし、
”ブートローダ書込済み”のものは販売されていないと思います。

秋月電子通商
　・AVRマイコン ATMEGA328P-PU
　　　https://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-03142/
　　　¥210-
　・Arduino Bootloader 書込済（5Ｖ 16MHz仕様）　ATmega328P
　　　https://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-12774/
　　　¥320-
　・AVRマイコン ATMEGA328-AU
　　　https://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-04386/
　　　¥230-

ブランクの AVRマイコンや、動作不良のArduinoに
ブートローダを書き込む場合には、正常に動作する、
もう1台の Arduino と接続して書き込みを行うか、
AVRマイコン対応のライタ（書き込み機）で書き込むことになり、
1台しか持っていない場合、簡単に書き込むことができません。
※実際には、1台しか持っていない場合でも、
　Arduino と PCでの書き込みソフトを設定すれば可能ですが、
　設定や処理手順が複雑です。

また、
Arduino を追加購入する時も、
”ブートローダ書き込み無し” 製品を選択することで、
若干ですが安く購入出来ますし、
AVRマイコンを、独自設計回路で使用する場合にも、
AVRマイコンへのブートローダの書き込みが必要になります。

ブートローダの書き込み方法は知っておく方がよいですね。

しかし、この書き込みを行う場合もそれなりの準備が必要で、
次の3つのいずれかの方法になるでしょう。
　・その1：2台の Arduino を接続して書き込みを行う。
　・その2：ブレットボードに、AVRマイコンの書き込み回路を作り、
　　　　　　Arduino と接続して書き込みを行う。
　　　　　　安定的な書き込みを行うためには、水晶発振、
　　　　　　セラミックコンデンサ、抵抗などを設置した回路が必要です。
　　　　　　※この回路見本は、Arduino 公式ページで公開されています。
　　　　　　　https://www.arduino.cc/en/Tutorial/BuiltInExamples/ArduinoToBreadboard
　・その3：書き込み機を用意して AVRマイコンに書き込みを行う。
　　　　　　※この書き込み器とは、Arduino を必要としないもので、
　　　　　　　パソコン等と接続して書き込みできるものを指しています。

私には、その2 のような回路を作成するのは面倒な（技量もない）ので、
この回路をプリント基板にした、ブートローダ書き込み用の、
安価な書き込み機を購入しました。
※この書き込み器は、正常に動作する Arduino が必要で、
　その2 のブレッドボードの回路の代わりをするものです。
　　aitendo
　　　極貧ブートローダ書き込み機 [K-GHWRT]
　　　　https://www.aitendo.com/product/12789
　　　　¥195-
　　　※キットなので組み立て（はんだ付け）が必要です。
　　　※興味のある方はこのキットの付属部品を使用して、
　　　　その2のブレットボードを使用して書き込む回路の自作も可能です。

その１の、Arduino が2台ある場合には、
正常な1台を書き込み機として使用し書き込むことができます。
この場合の回路（配線）は図の通りです。
　　　この回路図の作図には fritzing を利用させて頂いております。
　　　https://fritzing.org/home/

方法、その1、その2 の配線ですが、

Arduino ( master ) 側	Arduino ( Target ) 　側　〔書き込む側の Arduino 〕
5V	5V (VCC)
GND	GND (GND)
D13	D13 (SCK)
D12	D12 (MISO)
D11	D11 (MOSI)
D10	RESET (RESET)

Arduino(master) - Arduino(Target)の接続ピン

のとおりです。
また、ICSP端子を使用して配線することもできます。

aitendoさんの
極貧ブートローダ書き込み機の使用する場合は、
Arduino UNO 本体のピンソケットに、
極貧ブートローダ書き込み機のピンヘッダーの
D10、D11、D12、D13、5V、GNDを合わせて装着するだけです。

では、ブートローダの書き込みをしてみます。

書き込み方法は2種類あります。
・Arduino ISP
・Optifix スケッチの利用
　※Optifixスケッチで書き込む場合は、公開されているOptifix スケッチが
　　現在のArduino IDE バージョンに対応していないため、
　　スケッチの修正が必要となります。

では、
Arduino ISP での書き込み手順です。

　1.Arduino ISP 用のスケッチを開きます。
　　メニュー「ファイル」→「スケッチ例」→「ArduinoISP」を選択します。

　2.Arduino のボードの種類を選択します。
　　メニュー「ツール」→「ボード : 」→「Arduino AVR Boards」
　　　　→「Arduino UNO」を選択します。
　　※利用している Arduino の種類を選択します。

　3.ポートを選択します。
　　メニュー「ツール」→「シリアルポート : 」→「COM3 (Arduino Uno)」を選択します。
　　※Arduino を PC に接続して、
　　　Windowsのデバイスマネージャーの画面で確認します。

　　4.マイコンボードへ書き込みます。
　　アイコンメニュー「マイコンボードに書き込む」をクリックします。
　　または、メニュー「ツール」→「マイコンボードに書き込む」をクリックします。

　5.書き込み装置を選択します。
　　メニュー「ツール」→「書込装置」→「Arduino as ISP」を選択します。

　6.ブートローダーを書き込みます。
　　メニュー「ツール」→「ブートローダを書き込む」を選択します。

Arduino IDE のメッセージ画面に、
”ブートローダの書き込みが完了しました。”と表示され、
これで、書き込みは完了です。

書き込みに失敗した場合は、その旨の表示がされます。

Optifix を使用する書き込みは、
aitendoさんの
極貧ブートローダ書き込み機の紹介ページなどでは、

Optifix スケッチを公式サイトからダウンロードしてとありますが、
現在ではこのページは掲載されていないようです？
※検索すればダウンロードできるサイトはあります。

ダウンロードした
Optifix スケッチの optiloader.h の 1行目を、
　#include <WProgram.h>
　　↓
　#include <Arduino.h>
に修正してコンパイルするとありますが、
Optifix スケッチが現在の Arduino IDE バージョンに
対応していないため、スケッチの他の行で、
コンパイルエラーとなります。
これを修正するには、数行の修正が必要になります。