原文标题:作者:译者:日期:地址:

Program Arduino with AVR-GCC

Javier Valcarce

gashero

2013-09-16

http://www.javiervalcarce.eu/wiki/Program_Arduino_with_AVR-GCC

本文展示如何在Arduino IDE以外使用AVR-GCC给Arduino写程序，包括烧写引导器和设置熔丝。

译者注：Arduino给新手提供了很大便利，但是稍微深入的应用，如定时器和详细硬件控制就很麻烦了。可同时Arduino的硬件做的是很不错的。所以本文以使用Arduino的硬件，但不使用Arduino的软件为主要目的。

1 闪耀LED例子
2 编译和上传
- 2.1 通过Bootloader上传
- 2.2 不通过Bootloader，而是用并口编程器
- 2.3 不通过Bootloader，而是用AVR ISP MK-II编程器
3 注意
4 使用ICSP烧写Bootloader
- 4.1 什么是Bootloader
- 4.2 读取熔丝位
- 4.3 写入熔丝位
5 译者补充

Arduino是IDE和硬件平台，IDE以Java编写，并使用Processing语言。

这对新手是个好主意，因为简化了开发，但是也比C要弱：

C有准确的执行时间，没有隐藏代码，写什么就执行什么
C更容易访问硬件和中断
便于在多种MCU之间移植

本文编译和上传一个简单的纯C程序(使用avr-libc)，而不用Arduino IDE。只需要终端、文本编辑器、AVR-GCC工具链。

1 闪耀LED例子

从让Arduino引脚13的LED闪耀开始(实际是闪耀PORTB的所有位)。创建个文件夹来存放项目，并创建文件 blink.c

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>int main(void) {unsigned char counter;DDRB=0xff;      //设置PORTB输出while(1) {PORTB=0xff; //设置PORTB为高counter=0;while(counter!=50) {_delay_loop_2(30000);counter++;}PORTB=0x00;counter=0;while(counter!=50) {_delay_loop_2(30000);counter++;}}return 1;
}

2 编译和上传

将Arduino连接到USB口之后，Linux-2.6会自动载入FTDI驱动 ftdi_sio.ko

$ dmesg
...
usb 3-2: FTDI USB Serial Device converter now attached to ttyUSB0
usbcore: registered new interface driver ftdi_sio
drivers/usb/serial/ftdi_sio.c: v1.4.3:USB FTDI Serial Converters Driver

工具链(编译器/连接器/汇编器、标准C库和编程工具)包含在三个包中:

$ apt-get install gcc-avr avr-libc avrdude

C库的手册在 /usr/share/doc/avr-libc/avr-libc-user-manual/index.html 。

建议仔细看看 file:///usr/share/doc/avr-libc/avr-libc-user-manual/group__demo__project.html 。其末尾有个Makefile，可供定制到自己所需。改变程序名到 blink 并编译:

$ make

这会生成 blink.hex ，也就是要上传的镜像。有两种凡是可供上传到Arduino：

ICSP(In-Circuit Serial Programming)
使用Bootloader，消耗2KB的程序存储器

第二个选项并不严格要求。实际上，第一个选项也并没有绝对优势。除非你只需要一个USB线，而不是两个。

2.1 通过Bootloader上传

此时AVR程序存储器已经包含了Bootloader，烧写 blink.hex 。确保熔丝的BOOTRST=0，如果不是，Bootloader在复位后不会启动。

$ avrdude -p m168 -P /dev/ttyUSB0 -c stk500v1 -b 19200 -F -u -U flash:w:blink.hex

2.2 不通过Bootloader，而是用并口编程器

如果不用Bootloader，直接烧写blink.hex，通过并口编程器。要确保熔丝的BOOTRST=1，如果不是，程序在复位后不会执行(后面章节会解释如何设置熔丝):

$ avrdude -p m168 -P /dev/parport0 -c dapa -b 115000 -F -u -U flash:w:blink.hex

如果你使用ATmega8则用 -p m8 。

2.3 不通过Bootloader，而是用AVR ISP MK-II编程器

要使用这种方法，你需要一个mkII编程器(约30欧元)，并连接到Arduino，通过ICSP连接器。在AVR Studio IDE，通过 [Tool]=>[Program AVR]=>[Connect ...] 来选择AVR ISP mkII编程器，USB连接，并选择Flash镜像，最后点击 [Program] 按钮。

3 注意

使用的引脚号与Arduino的定义不同
要使用AVR-GCC的术语访问端口和其他硬件，参考datasheet的SFR(特殊功能寄存器)，一些ATmega8的不同于ATmega168/328p
如果你使用其他零件(ATmega8、ATmega168、ATmega328等)，注意修改Makefile的MCU变量
最近Arduino转到ATmega328了，兼容ATmega168，但有更多程序空间，而avr-libc@2009-01-01并不支持ATmeag328，编程工具的串口也不工作:
```
#define BAUD 19200
#include <util/setbaud.h>UBRR0H = UBRRH_VALUE;UBRR0L = UBRRL_VALUE;
#if USE_2XUCSR0A |= (1<<U2X0);
#elseUCSR0A &= ~(1<<U2X0);
#endif
```

你应该替换为:

#define BAUD_RATE 19200
UBRR0L = (uint8_t)(F_CPU/(BAUD_RATE*16L)-1);
UBRR0H = (F_CPU/(BAUD_RATE*16L)-1)>>8;
UCSR0B = (1<<RXEN0) | (1<<TXEN0);
UCSR0C = (1<<UCSZ00) | (1<<UCSZ01);

启用内部上拉电阻，在D0(RX)，来降低线路噪声:

DDRD &= ~_BV(PIND0);
PORTD |= _BV(PIND0);

4 使用ICSP烧写Bootloader

本节针对你的设备是空的，没有Bootloader。已经有Arduino Bootloader的可以直接跳过不看。一个简单的检查是否有Bootloader的方法是复位后PIN13的等会闪3次。

4.1 什么是Bootloader

Bootloader是一种在特定存储区域的程序(bootloader区)，其基本任务是接收新的固件，并存储到AVR的Flash存储器(程序存储器)。每个Bootloader都是针对特定设备的，使用特殊的协议。所有这些配置参数必须与主机编程器匹配(avrdude)。avrdude可以用多种类型的协议，支持多种连接(串口、并口、USB、...)。

一个例子是ATmega168在16MHz，stk500v1协议，19200-8N1串口的Bootloader：http://www.javiervalcarce.eu/pub/avr/ATmegaBOOT_168_ng.hex 。

按照如下步骤来烧写到AVR设备。更换其他操作系统，如Windows就是将 /dev/parport0 替换为LPT1，并安装giveio.sys即可。

(解释如何编译Bootloader，而不是提供预编译的)

连接到并口编程器dapa和ICSP，然后供电:

$ # write the following fuse bits: efuse=0x00, hfuse=0xdd, lfuse=0xff
$ # write the following fuse bits: lock=0x3f (unlock boot section)
$ avrdude -c dapa -p m168 -P /dev/parport0 115000 -U flash:w:ATmegaBOOT_168_ng.hex
$ # write the following fuse bits: lock=0x0f (lock boot section)

在烧写镜像之前，先把熔丝设置成：使用外部晶振、禁用时钟分频、最大化Bootloader段等。然后烧写ATmegaBOOT_168_ng.hex到AVR。对于熔丝位，参考手册。

要访问并口，必须在 lp 组，修改 /etc/group 并退出会话来让改变生效。

4.2 读取熔丝位

$ avrdude -c dapa -p m168 -P /dev/parport0 115000 -U efuse:r:-:h #read efuse
$ avrdude -c dapa -p m168 -P /dev/parport0 115000 -U hfuse:r:-:h #read hfuse
$ avrdude -c dapa -p m168 -P /dev/parport0 115000 -U lfuse:r:-:h #read lfuse
$ avrdude -c dapa -p m168 -P /dev/parport0 115000 -U signature:r:-:h #读取设备签名

最后一个命令仅用于确认数据线正确连接。ATmega168的签名是0x1e, 0x94, 0x06。

4.3 写入熔丝位

$ avrdude -c dapa -p m168 -P /dev/parport0 115000 -U efuse:w:0xff:m #写0xff到efuse
$ avrdude -c dapa -p m168 -P /dev/parport0 115000 -U hfuse:w:0xff:m #写0xff到hfuse
$ avrdude -c dapa -p m168 -P /dev/parport0 115000 -U lfuse:w:0xff:m #写0xff到lfuse

5 译者补充

对于较新的Arduino，常用的芯片ATmega328P对应的器件名字叫"atmega328p"

avrdude烧写时的编程器为"arduino"，波特率为57600，即完整命令:

avrdude -c arduino -p atmega328p -P /dev/tty.SLAB_USBtoUART -b 57600 -F -u -U flash:xxx.he

使用AVR-GCC编程Arduino相关推荐

avr-gcc与avr单片机c语言开发 pdf,AVR 单片机与GCC 编程使用方法
原标题:AVR 单片机与GCC 编程使用方法 WIN 是一个ATMEL AVR 系列的开发工具集,它包含GNU C 和C++编译器 . 1.1 一个简单的例子为了先有一个感性的认识,我们首先看一下 ...
利用PROGISP实现ARDUINO IDE编写的程序的下载以及如何把AVR单片机做成ARDUINO板
首先讲讲题目的由来吧.我做的东西原本是利用ARDUINO MEGA2560及各种模块搭建起来的,程序自然也是用ARDUINO IDE写的.但这种东拼西凑的产品自然不够好,更主要的是,之前ARDUINO ...
自制AVR高压编程器，解锁熔丝位错误的avr单片机
自制AVR高压编程器,解锁熔丝位错误的avr单片机这段时间在用atmel的系列单片机at90usb128x/64x和atmega32u4设计键盘,有一块at90的单片机由于熔丝位设置错误被锁死,导致 ...
AVR 单片机与GCC 编程之存储器操作
AVR 系列单片机内部有三种类型的被独立编址的存储器,它们分别为:Flash 程序存储器.内部SRAM 数据存储器和EEPROM 数据存储器. Flash 存储器为1K-128K 字节,支持并行编程和 ...
Ubuntu 16.04使用电路板绘制Fritzing和单片机编程Arduino说明
Ubuntu下有很多非常赞的开源软件,将在后续持续介绍,这里简单介绍Fritzing和Arduino,都可以在官网免费下载. Fritzing:http://fritzing.org/home/ Ar ...
gcc编程4步编译、调试c程序实操详解（Linux系统编程）
gcc编译可以执行程序4步骤:预处理.编译.汇编.链接一.知识储备(想看实战往下翻) 在linux程序种,c程序需要用gcc进行编译,链接用ld程序,ggc编译完成后可自动调用ld程序完成链接. 调 ...
使用Arduino ISP编程AVR微控制器和Arduino开发板
所有微控制器都需要某种机制来对它们进行编程,即使它们只编程一次.通常,程序代码写在主机上,然后编译或翻译,并使用电缆(通常是USB或RS232)将对象(机器可读)代码从PC("主机" ...
arduino语言c,Arduino编程基础（二）——C\C++语言基础（上）
基础篇本章开始,将由浅入深,详细介绍开发Arduino Uno所需的基础知识与开发方法. Arduino语言 Arduino使用C/C++编写程序,虽然C++兼容C语言,但这是两种语言,C语言是一种 ...
arduino语言是c语言吗,Arduino编程基础（一）——Arduino语言
Arduino语言 Arduino使用C/C++编写程序,虽然C++兼容C语言,但这是两种语言,C语言是一种面向过程的编程语言,C++是一种面向对象的编程语言.早期的Arduino核心库使用C语言编写 ...
利用AVR单片机专用下载 USBtinyISP对Arduino UNO下载程序
简介: 测试了利用USBtinyISP对于Arduino UNO,也就是ATmega系列的单片机下载Bootloader的过程.通过测试可以看到,利用USBtinyISP可以更快的下载ATmega系 ...

使用AVR-GCC编程Arduino