利用ArduinoISP燒錄ATTINY85

17-1  利用ArduinoISP燒錄ATTINY85

by 梅克²工作室

在此介紹Arduino燒錄ATtiny晶片將作品小型化的作法，本節以ATtiny85 （85/45/25）晶片為例，同樣的方法對ATtiny84（84/44/24）、ATtiny2313這些系列晶片都適用。

一、 材料

表 17‑1　零件清單與規格表

零件名稱	規格型號	數量
Arduino微電腦控制板	可以是Uno、Leonardo或OZONE板，本節以Uno板為例，後面會提及Leonardo。	1
麵包板		1
AVR晶片	ATtiny85	1
電容	10uF	1
LED	紅色	1
電阻	330Ω	1

二、 安裝 arduino-tiny

(一) 下載 arduino-tiny：網址為http://arduino-tiny.googlecode.com/files/arduino-tiny-0100-0012.zip
(二) 將arduino-tiny壓縮檔內的tiny資料夾複製到Arduino IDE程式資料夾的hardware資料夾下。
(三) 重新啟動 Arduino IDE。
(四) 點選Tools→Board選單，應該可以看到如圖17‑1多出很多ATtiny板子可供選擇的畫面。

圖17‑1 ATtiny85板的選單

 

三、 把 Arduino 變成燒錄器

欲使用Arduino板來燒錄ATmega328、ATtiny等AVR晶片，首先須將Arduino板變成燒錄器（In-System Programmer，ISP），方法是將Arduino IDE範例中的ArduinoISP程式檔燒錄至Arduino板中，操作步驟如下：
(一) 啟動 Arduino IDE，打開 File→Examples→ArduinoISP 這支程式。

圖17‑2　開啟ArduinoISP 程式

(二) 在開啟的ArduinoISP程式中，往下捲動程式，尋找燒錄過程中負責定義RESET的腳位，並將其內容改為10，如下所示。

因Uno板的SS（slave select周邊選擇線）即定義為10，故使用Uno板的使用者可忽略此操作，若是Leonardo、OZONE板則需要進行此動作（因Leonardo板的SS原定義為17，為了配合底下的接線改為10）。
(三) 點選Tools→Board選擇使用的Arduino板子，例如Uno。
(四) 點選Tools→Serail Port選擇串列埠，例如Com7。
(五) 晶片燒錄方式請選擇Tools→Programmer→AVRISP mkII。
(六) 按圖示上載燒錄ArduinoISP程式。

四、 連接 Arduino 與 ATtiny85

接著要連接 Arduino 與 ATtiny85，首先來看ATtiny85晶片的外觀與腳位，圖17‑3所示為ATtiny85兩種不裝的外觀，其中有一凹陷點的為接腳 1 的位置（即RESET腳），圖17‑4為ATtiny85 的腳位圖，除了電源與RESET外，共有5個I/O（D0～D4）可使用。

       (a)DIP包裝　　　　　　(b)SOP包裝

圖17‑3 ATtiny85外觀

圖17‑4 ATtiny85接腳圖

燒錄的方式採用SPI，請依照圖17‑6連接 Arduino的ICSP（in-circuit serial programming，線上串列燒錄）與 ATtiny85，除了電源接腳外，需依圖17‑5的SPI腳位接妥，MOSI接MOSI、MISO接MISO、SCK接SCK，還有Arduino的D10腳（SS）接至ATtiny85的RESET。另外，為了測試燒錄結果是否正確，請在ATtiny IC第5腳接限流電阻與LED方便驗證；還有，若是使用Arduino Uno板，為了避免開啟串列埠時會觸發Uno板的自動重開機（auto reset）功能，請在RESET與GND間放一個10uF電容（Leonardo、OZONE板不用接此電容）。一般都是燒錄好ArduinoISP程式才接10uF電容防止自動重開機，未燒錄前不可接。

             (a)Uno板                                                    (b)Leonardo板

圖17‑5 Arduino板的ICSP腳位接應

圖17‑6 Arduino UNO燒錄ATtiny85的配線圖

對於Leonardo、或其相容板（OZONE）的使用者，其實接法都差不多，如圖17‑7所示，差異只在不需接防止自動重開機的電容，還有後續燒錄方式的選擇。

圖17‑7 Leonardo板、OZONE板燒錄ATtiny85的配線圖

五、 燒錄 ATtiny（Leonardo板的使用者請先看第六點）

接著我們就可以用Arduino來燒錄ATtiny85了，也就是透過Arduino將程式上傳到ATtiny85上，步驟如下。
(一) 點 File→Examples→01. Basics→Blink，打開LED閃爍程式。
(二) 把Blink.ino原本程式中的led變數從13改成0。
(三) 點選工具列Tools→Board 選擇 "ATtiny85 @ 1 MHz (internal oscillator; BOD disabled)"
(四) 選擇通訊埠，點選Tools→Serial Port，例如COM7。
(五) 燒錄器（Programmer）請選擇Arduino as ISP。Leonardo或OZONE的使用者請進行第六點操作後選擇Arduino as ISP (Leonardo)。

圖17‑8　燒錄器請選擇Arduino as ISP

(六) 點選File→Upload Using Programmer，或者按Ctrl+Shift+U上載燒錄程式。
(七) 過幾秒鐘後，狀態列上就會顯示 Done uploading 的訊息，如圖17‑9所示；訊息欄中可能會看到底下兩行訊息，不過別擔心，程式是有正確上傳的，此時應可看到LED正常的閃滅動作，圖17‑10(a)所示。

圖17‑9 燒錄後的訊息

(八) 測試成功後，即可拆下與Arduino的連線，此時獨立接上電源就是小型化的應用了，如圖17‑10(b)所示。

　　　

(a)ArduinoISP燒錄器接線圖　　(b)燒錄後獨立運作圖

圖17‑10　測試實體圖

 

六、 Leonardo板燒錄器的變更

利用Arduino進行ArduispISP，預設燒錄的通訊協定是採用stk500v1，此協定不適用在Leonardo二合一的ATmega32u4晶片上，故使用ATmega32u4為核心的Arduino板需新增一個通訊協定為arduino的燒錄器才行，操作步驟如下：
(一) 建立新類型燒錄器：建立的方式有二種：

1. 打開Arduino IDE程式路徑（例如C:\arduino-1.0.5\）的「hardware\arduino」資料夾，並使用「Notepad++」或附屬應用程式中的「記事本」開啟programmers.txt檔案，於檔案的最後加上圖17‑11的四行並存檔。

註： 由於CR與LF的換行問題使得一些檔案由「記事本」開啟後，所有行都連成一行，不容易編輯，若有此情況，建議下載「Notepad++」取代「記事本」操作。或者按ctrl-A全選記事本中的文字，然後按ctrl-X剪下後貼到新開啟的Word文件中，再按ctrl-A全選Word中的文字，ctrl-X剪下後貼回記事本即可。

2. 在Arduino IDE的「hardware\」資料夾，建立一個名稱為leofix的資料夾，然後在leofix資料夾下建立一個檔名為programmers.txt的文字檔，並以「記事本」編輯，內容輸入底下四行。

圖17‑11 Leonardo燒錄器的參數設定

圖17‑11中各行參數的用途說明如下：

1. 指定燒錄器（Programmer）中顯示的名稱，名稱可任意指定，主要能方便辨識即可。
2. 指定通訊方式為串列（serial）。
3. 設定通訊協定方式為arduino（Uno板的協定為stk500v1）。
4. 設定通訊的傳輸鮑率為19200bps。

(二) 重新啟動Arduino IDE，此時點選Tools→Programmer，選單中應可看到剛剛新增的燒錄器Arduino as ISP (Leonardo)，如圖17‑12所示。

圖17‑12　選擇Leonardo的ArduinoISP燒錄器

AMA多功能實驗板簡介

AMA多功能實驗板是進行AMA先進微控制器應用認證時使用的板子，內含15項實習單元，不只有基礎課程會用到的元件電路，包含LED、Keypad、七段顯示器，也有進階的光感測器、溫度感測，以及EEPROM等電路，適合學校微控制器（微電腦）課程使用。其外觀圖如下：

Layout圖如下：

各區塊的電路介紹如下：

1. 直流馬達驅動電路

由MINI USB(JP1)提供+5V，經H型橋式驅動IC（HT6751）來驅動連接USB-A（JP2）的直流馬達（風扇）。

2. 伺服馬達電路（RC Servo）

可藉由PWM波形控制4個RC伺服機，控制線可接至JP24，Servo0～Servo3可插四顆RC Servo；使用時必須接上JP1的USB接頭供電。

3. Relay繼電器電路

JP6的IN腳接1時動作，C(1)為共同端點，A(3)為NO（常開），B(2)為NC（常閉）接腳。

4. 七段顯示器電路

為共陰七段顯示器，再由JP8以高電位選擇欲顯示的位數（com1～com4分別對應千、百、十、個位數）

1. 單一位數顯示時：例如只顯示個位數，則將com4接高電位，接著在JP7輸入高電位資料即可顯示。
2. 四位元多工顯示：JP7為資料線，JP8為掃描線，利用視覺暫留即可顯示四位數

5. 蜂鳴器

在JP9輸入波形即可發出聲音，實驗板使用的是有源蜂鳴器。

6. TC77 溫度感測電路

由JP10以SPI介面讀入信號，即可讀取溫度值；TC77的有效位元為13位元，溫度解析度為0.0625°C。

7. EEPROM電路

由 JP12 以 I²C 界面存取EEPROM的資料內容。

8. LED電路

由 JP13 控制LED的亮滅；電路採共陽結構，故JP13相對腳位上送低電位時亮，送高電位時滅，此電路方塊可送來顯示感測器狀態、跑馬燈，或廣告燈等。

test code

這裏放code

Arduino code Test

/*
  Blink
  LED滅0.5秒亮0.5秒，週而復始

  This example code is in the public domain.
*/
 
// Pin 10 接一個 LED 至Arduino 板
// 指定一個變數名稱為led
int led = 10;

// 此 setup 程序只有在微控制器按 reset 時執行一次
void setup() {                
  // 初始化指定的數位腳位為輸出模式
  pinMode(led, OUTPUT);     
}

// 此 loop 程序會一直重覆執行
void loop() {
  digitalWrite(led, HIGH);    // LED滅 (led輸出高準位，由於LED為低態動作的接法，故led輸出高準位時LED滅)
  delay(500);             // 等待500 ms
  digitalWrite(led, LOW);     // LED亮 (led輸出低準位)
  delay(500);                 // 等待500 ms
}

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