關於bootloader
* 通常情況下MCU燒寫程序都需要通過專門的編程器進行。
* 假使每次復位時MCU不是從程序存儲器起始位置開始讀取命令，而是預先加載一段指令，實現一些設置和功能，再開始執行代碼。這樣可以極大的方便MCU編程與使用，而這些預先寫入的程序代碼就是bootloader。
* Arduino通過預先寫入的bootloader，當用戶通過串口給Arduino板下載程序時，Arduino板首先會復位一次，這樣就進入了bootloader。 接着向Arduino板發送特定的下載指令，bootloader識別到這些指令後就會開始接收待更新的程序代碼，並寫入到內部flash中；如果沒有進行下載，bootloader沒有識別到下載指令，那麼它就會跳轉到程序區正常工作。
* 總結上述內容，可以理解爲：Arduino之所以能用一根usb線就愉快下載程序的原因就是bootloader。
問題來了:
有些情況下我們需要自己搭建Arduino最小系統板，或者將其嵌入到自己的PCB項目裏。這些只要你想都很容易，但是：新出廠的ATmega328p等等MCU裏是沒有bootloader的，怎麼辦？這時就需要自己燒寫。
燒寫bootloader
• 硬件接口
燒寫bootloader本質上只是使用編程器燒寫一段特殊的程序到MCU中，因此其方法與使用編程器燒寫程序是一樣的，這個方法在不同廠商、不同種類的單片機上都是不同的。
對於一般的Arduino開發板使用的AVR單片機來說，燒寫程序是通過ICSP（in-circuit serial programmming）硬件接口來實現的。
如圖所示，Arduino UNO Rev3上有兩個ICSP接口，
分別對應其中ATmega32u4（左上，用於usb轉串口）
和ATmega328p（右下，用於正常執行指令）。
`對於一般的Arduino開發板，只需要對主處理器燒寫bootloader即可。
如：ATmega328p、ATmega1280、ATmega2560等MCU。`
ICSP接口有6個引腳，其定義如下表所示，
MISO對應引腳1。
| (1) MISO | VCC |
|---|---|
| SCK | MOSI |
| Reset | GND |
引腳可以分爲三個部分：
• SPI接口 `MISO` `MOSI` `SCK`
• 電源 `VCC` `GND`
• 復位 `Reset `
有些Arduino開發板中不僅引出了ICSP接口，同時其中的SPI接口部分的引腳也可以複用作爲普通IO使用，包含在了普通的IO口排座中。部分開發板如Pro MINI等則沒有專門設置ICSP接口排針，但所有引腳均引出。下表是部分Arduino開發板上IO口與SPI引腳的對應關係。
| Arduino MCU | MOSI | MISO | SCK |
|---|---|---|---|
| ATmega328p | 11 | 12 | 13 |
| mega1280/mega2560 | 51 | 50 | 52 |
| Intel Curie | 11 | 12 | 13 |
•燒寫過程
燒寫bootloader可以使用多種編程器。
Arduino IDE的Tools -> Programmer下顯示了所有支持的編程器列表：
在此小編推薦大家使用`Arduino as ISP`方式，此方式較爲簡單而且成功率高。
Arduino as ISP簡單來說就是將一塊Arduino開發板作爲編程器：給它用
普通方式下載一段專門的程序，將其變爲一個ISP下載器。
準備好編程器後，將其相應引腳與待燒寫bootloader的開發板對應引腳相連，並通過Arduino IDE來進行bootloader燒寫。
步驟如下：
• 1、製作編程器板
打開IDE,Files -> Examples -> ArduinoISP -> ArduinoISP
接入作爲編程器的Arduino開發板並下載此程序，我們稱其爲編程器板。
• 2、編程器板與待燒寫板連接
對應連接關係如下表所示：
| 編程器板 | 待燒寫板 |
|---|---|
| MISO/ 12 | MISO / ICSP-1 |
| Vcc / 5V | Vcc / ICSP-2 |
| SCK / 13 | SCK / ICSP-3 |
| MOSI / 11 | MOSI / ICSP-4 |
| 10 | Reset / ICSP-5 |
| GND | GND / ICSP-6 |
實際連接電路示例如下：
![編程器與ICSP接口連接電路示意]()
• 3、使用Arduino IDE進行bootloader燒寫
按照步驟2連接好電路後，打開IDE，執行如下步驟：
* 點擊Tools -> Boards選擇待燒寫板的類型；
* 在Tools -> Programmer中選擇Arduino as ISP；
* 點擊Tools -> Burn Bootloader；
![選擇待燒寫板的類型]()
![使用Arduino IDE進行bootloader燒寫]()
自測實拍
寫了這麼多，到底好不好用呢，小楊今天就用自己的畫的PCB試試效果。步驟如上文所述。效果如下：
![用UNO作爲編程器，與自己畫的待燒寫PCB連接]()
![Bootloader燒錄成功後D13燈會同時閃爍]()
以上就是通過已有的Arduino開發板對部分AVR單片機進行bootloader燒寫的一種方法。當然方法很多，各有優缺點大家根據自己的喜好和需要進行選擇。不足之處還請大家批評指正。
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禾灮·小楊
2018.07.17
