Как прошить ардуино нано через usb

Обновлено: 07.07.2024

Для того что бы загрузить прошивку в пату Arduino nano понадобиться шнур с разъемом USB mini (или же другим разъемом если таковой установлен на плате).

Далее необходимо скачать программу Arduino IDE и пакет JAVA. Через первую мы будем заливать прошивку, а JAVA понадобиться для корректной работы Arduino IDE.

Устанавливаем скачанный пакет JAVA и распаковываем архив Arduino IDE.

Далее необходимо установить драйвера. Для этого открываем распакованный архив Arduino IDE, заходим в папку drivers и запускаем файл dpinst-amd 64 если у Вас 64 битная операционная система или dpinst-x86 если у Вас 32 битная операционная система (посмотреть это можно открыв мой компьютер, далее нажать правой кнопкой мыши на пустой области, выбрать свойства и глянуть в графу Тип системы).

После этого нужно скачать тестовую прошивку и драйвера для китайского USB преобразователя CH341 (драйвера понадобятся Вам в том случае если вы покупали ардуинку на Алиэкспресс).

Разархивируем и устанавливаем драйвера CH341.

Переносим программу Arduino IDE и прошивку в папку с названием на английском. Весь путь до этой папки так же должен быть прописан латинскими буквами и не содержать кириллицы.

Запускаем Arduino IDE и устанавливаем настройки как на скриншотах. Т.е. выбираем плату (nano или ту что у Вас), процессор (попробуйте ATmega 328P или ATmega 328P (Old BootLoader) определяется методом тыка, и порт).

Открываем тестовую прошивку и загружаем в плату просто нажав кнопку со стрелочкой.

Проверить корректность загрузки можно просмотрев на плату, красный светодиод должен начать моргать с определенной периодичностью (смотри видео в конце статьи).

Как установить библиотеки Ардуино

Бывают случаи когда прошивки требуют дополнительные библиотеки для корректной загрузки. Для этого просто скачиваем недостающие библиотеки из интернета, открываем папку с программой Arduino IDE и закидываем папку с библиотекой в папку libraries. После чего заново загружаем прошивку, все должно получиться!

Ошибка в которой говорится что отсутствует библиотека microLED

Видео инструкция

Итак, разобрались со средой разработки, теперь можно загрузить первую прошивку. Можно загрузить пустую прошивку, чтобы просто убедиться, что все драйвера установились и платы вообще прошиваются. Рекомендуется делать это с новой платой, к которой никогда не подключались датчики и модули, чтобы исключить выход платы из строя по вине пользователя.

1. Плата подключается к компьютеру по USB, на ней должны замигать светодиоды. Если этого не произошло:

Неисправен USB кабель
Неисправен USB порт компьютера
Неисправен USB порт Arduino
Попробуйте другой компьютер, чтобы исключить часть проблем из списка
Попробуйте другую плату (желательно новую), чтобы исключить часть проблем из списка
На плате Arduino сгорел входной диод по линии USB из-за короткого замыкания, устроенного пользователем при сборке схемы
Плата Arduino сгорела полностью из-за неправильного подключения пользователем внешнего питания или короткого замыкания

2. Компьютер издаст характерный сигнал подключения нового оборудования, а при первом подключении появится окошко “Установка нового оборудования”. Если этого не произошло:

См. предыдущий список неисправностей
Кабель должен быть data-кабелем, а не “зарядным”
Кабель желательно втыкать напрямую в компьютер, а не через USB-хаб
Не установлены драйверы Arduino (во время установки IDE или из папки с программой), вернитесь к установке.

3. В списке портов (Arduino IDE/Инструменты/Порт) появится новый порт, обычно COM3. Если этого не произошло:

См. предыдущий список неисправностей
Некорректно установлен драйвер CH341 из предыдущего урока
Если список портов вообще неактивен – драйвер Arduino установлен некорректно, вернитесь к установке
Возникла системная ошибка, обратитесь к знакомому компьютерщику

4. Выбираем свою плату. Если это Arduino Nano, выбираем в Инструменты\Плата\Arduino Nano. Если другая – выбираем другую. Нажимаем стрелочку в левом верхнем углу (загрузить прошивку). Да, загружаем пустую прошивку.

[Только для Arduino Nano] В микроконтроллер китайских нанок зашит “старый” загрузчик, поэтому выбираем Инструменты\Процессор\ATmega328p (Old Bootloader). Некоторые китайцы зашивают в свои платы новый загрузчик, поэтому если прошивка не загрузилась (загрузка идёт минуту и вылетает ошибка avrdude: stk500_getsync()) – попробуйте сменить пункт Процессор на ATmega328p

Если появилась надпись “Загрузка завершена” – значит всё в порядке и можно прошивать другие скетчи. В любом случае на вашем пути встретятся другие два варианта событий, происходящих после нажатия на кнопку “Загрузка” – это ошибка компиляции и ошибка загрузки. Вот их давайте рассмотрим более подробно.

Ошибки компиляции

Возникает на этапе сборки и компиляции прошивки. Ошибки компиляции вызваны проблемами в коде прошивки, то есть проблема сугубо софтварная. Слева от кнопки “загрузить” есть кнопка с галочкой – проверка. Во время проверки производится компиляция прошивки и выявляются ошибки, если таковые имеются. Ардуино в этом случае может быть вообще не подключена к компьютеру.

В некоторых случаях ошибка возникает при наличии кириллицы (русских букв) в пути к папке со скетчем. Решение: завести для скетчей отдельную папочку в корне диска с английским названием.
В чёрном окошке в самом низу Arduino IDE можно прочитать полный текстошибки и понять, куда копать
В скачанных с интернета готовых скетчах часто возникает ошибка с описанием название_файла.h no such file or directory. Это означает, что в скетче используется библиотека <название файла>, и нужно положить её в Program Files/Arduino/libraries/. Ко всем моим проектам всегда идёт папочка с использованными библиотеками, которые нужно установить. Также библиотеки всегда можно поискать в гугле по название файла.
При использовании каких-то особых библиотек, методов или функций, ошибкой может стать неправильно выбранная плата в “Инструменты/плата“. Пример: прошивки с библиотекой Mouse.h или Keyboard.h компилируются только для Leonardo и Micro.
Если прошивку пишете вы, то любые синтаксические ошибки в коде будут подсвечены, а снизу в чёрном окошке можно прочитать более детальное описание, в чём собственно косяк. Обычно указывается строка, в которой сделана ошибка, также эта строка подсвечивается красным.
Иногда причиной ошибки бывает слишком старая, или слишком новая версия Arduino IDE. Читайте комментарии разработчика скетча
Ошибка недостаточно свободного места возникает по вполне понятным причинам. Если в проекте используется плата Nano на процессоре 328p, а вы сэкономили три рубля и купили на 168 процессоре – скупой платит дважды. Оптимизация: статическая память – память, занимаемая кодом (циклы, функции). Динамическая память занята переменными.

Частые ошибки в коде, приводящие к ошибке компиляции

expected ‘,’ or ‘;’ – пропущена запятая или точка запятой на предыдущей строке
stray ‘\320’ in program – русские символы в коде
expected unqualified-id before numeric constant – имя переменной не может начинаться с цифры
… was not declared in this scope – переменная или функция используется, но не объявлена. Компилятор не может её найти
redefinition of … – повторное объявление функции или переменной
storage size of … isn’t known – массив задан без указания размера

Ошибки загрузки

Возникают на этапе, когда прошивка собрана, скомпилирована, в ней нет критических ошибок, и производится загрузка в плату по кабелю. Ошибка может возникать как по причине неисправностей железа, так и из-за настроек программы и драйверов.

USB кабель, которым подключается Arduino, должен быть Data-кабелем, а не кабелем только для зарядки. Нужным нам кабелем подключаются к компьютеру плееры и смартфоны.
Причиной ошибки загрузки являются не установленные/криво установленные драйвера CH340, если у вас китайская NANO.
Также будет ошибка avrdude: ser_open(): can’t open device, если не выбран COM порт, к которому подключена Arduino. Если кроме COM1 других портов нет – читай два пункта выше, либо попробуй другой USB порт, или вообще другой компьютер.
Большинство проблем при загрузке, вызванных “зависанием” ардуины или загрузчика, лечатся полным отключением ардуины от питания. Потом вставляем USB и по новой прошиваем.
Причиной ошибки загрузки может быть неправильно выбранная плата в “Инструменты/Плата”, а также неправильно выбранный процессор в “Инструменты/Процессор”. Также в свежих версиях IDE нужно выбирать ATmega328P (Old Bootloader) для китайских плат NANO.
Если у вас открыт монитор COM порта в другом окне Arduino IDE или плата общается через СОМ порт с другой программой (Ambibox, HWmonitor, SerialPortPlotter и т.д.), то вы получите ошибку загрузки, потому что порт занят. Отключитесь от порта или закройте другие окна и программы.
Если у вас задействованы пины RX или TX – отключите от них всё! По этим пинам Arduino общается с компьютером, в том числе для загрузки прошивки.
Если в описании ошибки встречается bootloader is not responding и not in sync, а все предыдущие пункты этого списка проверены – с вероятностью 95% сдох загрузчик. Второй неприятный исход – загрузчик “слетел”, и его можно прошить заново.

Предупреждения

Помимо ошибок, по причине которых проект вообще не загрузится в плату и не будет работать, есть ещё предупреждения, которые выводятся оранжевым текстом в чёрной области лога ошибок. Предупреждения могут появиться даже тогда, когда выше лога ошибок появилась надпись “Загрузка завершена“. Это означает, что в прошивке нет несовместимых с жизнью ошибок, она скомпилировалась и загрузилась в плату. Что же тогда означают предупреждения? Чаще всего можно увидеть такие:

Завершая раздел Введение в Arduino поговорим о вопросах, которые очень часто возникают у новичков:

Ардуину можно прошить только один раз? Нет, несколько десятков тысяч раз, всё упирается в ресурс flash памяти. А он довольно большой.
Как стереть/нужно ли стирать старую прошивку при загрузке новой? Память автоматически очищается при прошивке, старая прошивка автоматически удаляется.
Можно ли записать две прошивки, чтобы они работали вместе? Нет, при прошивке удаляются абсолютно все старые данные. Из двух прошивок нужно сделать одну, причём так, чтобы не было конфликтов.

Можно ли “вытащить” прошивку с уже прошитой Ардуины? Теоретически можно, но только в виде нечитаемого машинного кода, в который преобразуется прошивка на С++ при компиляции, т.е. вам это НИКАК не поможет, если вы не имеете диплом по низкоуровневому программированию.

Зачем это нужно? Например есть у нас прошитый девайс, и мы хотим его “клонировать”. В этом случае да, есть вариант сделать дамп прошивки и загрузить его в другую плату на таком же микроконтроллере.
Если есть желание почитать код – увы, прошивка считывается в виде бинарного машинного кода, превратить который обратно в читаемый Си-подобный код обычному человеку не под силу
Вытащить прошивку, выражаясь более научно – сделать дамп прошивки, можно при помощи ISP программатора, об этом можно почитать здесь
Снять дамп прошивки можно только в том случае, если разработчик не ограничил такую возможность, например записав лок-биты, запрещающие считывание Flash памяти, или вообще отключив SPI шину. Если же разработчик – вы, и есть желание максимально защитить своё устройство от копирования – гуглите про лок-биты и отключение SPI

Видео

Вы скачали драйвер, установили, но ардуино все равно не шьется. Проблема может быть как и с завода, так и по вине пользователя, это не суть важно. Что делаем. Переходим ко второму способу.

Все платы ардуино, начиная с серии Nano, имеют USB интерфейс. Серия Mini и Pro Mini его не имеет, и прошивается исключительно TTL конвертером. Но дело в том, что и любая другая ардуинка шьется этим программатором. Если у Вас его нет — настоятельно рекомендую купить, тем более цена у него 50-60 рублей (на момент написания статьи), это универсальный программатор, который может еще не раз пригодится. Так я, например, при помощи него перепрошил свою аппаратуру радиоуправления FlySky i6 и рацию Kenwood T2000, не покупая специальных фирменных программаторов, которые стоят куда дороже. Но я отошел от темы. В общем, на всех платах ардуино есть выводы RX и TX (это интерфейс общения, "передача/прием"), при помощи которых можно прошить ардуино в обход чипа USB интерфейса. Эти конвертеры, однако, тоже есть разных версий. Когда я покупал свой, самый распространенный и самый дешевый был конвертер, без вывода reset. Особенность программирования ардуино таким программатором заключается в том, что ровно по окончанию компиляции и началу загрузки нужно жать кнопку reset на плате. Тут, на самом деле, нужна некая сноровка. Если первый раз пропустили — продолжайте жать кнопку с периодичностью примерно в 2 секунды. Среда дает 10 запросов, если удастся попасть в один из них — вуаля, мы прошили ардуинку. Более современные программаторы имеют пятый вывод, который подключается к тому самому ресету, и дергает его автоматически. Но главное, нюанс я описал. Ещё момент. Как правило, RX нужно подключать к TX и наоборот. Но в редких случаях (ну китайцы) нужно подключать RX в RX, а TX в TX. Просто неправильно подписывают. И так, если и это не помогает, переходим к способу 3.

Но на всякий прикрепляю дрова для CP2102

Особенности.

Программатор требует установки драйверов, проблем с этим не у меня, не у других замечено не было, просто ставьте драйвер на CP2102, либо тот, который предлагает производитель.

Начиная с версии Nano платы Arduino имеют разъем внутрисхемного программирования ISP . Это шести контактный разъем, на который, как правило, никто не обращает внимание. При помощи него можно прошить микроконтроллер непосредственно, напрямую, в обход всего, что только можно обойти, как физической части, так и программной. Именно таким образом мне пришлось прошивать свою последнюю плату arduino. Собственно, при помощи этого метода можно создавать и свои клоны ардуино, прошивая в атмегу ардуиновский бутлоадер. Об этом я писал в своей статье про авионику спортивной ракеты. Но снова же, не об этом. Для прошивки потребуется вот такой вот программатор:

Это обычный USBasp, самый распространённый программатор AVR микроконтроллеров. Стоит на али те же копейки.

Особенности

Программатор имеет стандартный 10-ти контактный разъем, однако в комплекте можно купить переходник на 6-ти контактный. Его конечно можно изготовить и самому или подключить просто проводами, однако так значительно проще и удобнее.

Прошивка осуществляется не стандартным способом. Для начала идем в Инструменты>Программатор>USBasp

Далее Скетч/Загрузить через программатор.

Как и говорил, тут я описываю проблемы, с которыми столкнулся я. Этот программатор так же требует драйверов. Найти их не сложно. Однако связываясь с китайцами с целью экономии, нужно быть готовым к неожиданным поворотам. Лично я, при работе с этим программатором, столкнулся со следующей проблемой, которую когда-то описывал на радиокоте:

Над решением беды бился долго, и нашел лишь на забугорных форумах. И так:

1)По следующей ссылке скачиваем архив LibUSB-64bit.zip
2)Подключаем программатор к USB порту.
3)Распаковываем архив и переходим по пути куда распаковали\LibUSB-64bit\libusb-win32-bin-1.2.1.0\bin\x86
4) Запускаем inf-wizard.exe
5)Жмем Next
6)Выбираем USBasp и жмем Next
7)Следующие поля заполняем таким образом:

vendor ID (hex format) = 0x16C0
product ID (hex format) = 0x05DC
mi (hex format) = оставить пустым
manufacturer name = VOTI
device name = USBasp

8 )Сохраняем сгенерированный файл по пути:
LibUSB-64bit\libusb-win32-bin-1.2.1.0\bin\amd64 - если у вас 64-х разрядная система или
LibUSB-64bit\libusb-win32-bin-1.2.1.0\bin\x86 - если 32-х разрядная

9)Жмем install now
10) Система уведомит, что драйвер не из проверенных источников. Жмем "Все равно установить"
11)Начнется установка драйвера. В процессе установки услышим звук отключения и подключения USB устройства. По окончанию установки жмем ОК.

Ещё несколько советов

Очень распространенные модули NRF24L01 имеют большой косяк. Для нормальной и стабильной работы этих модулей необходимо по питанию повесить конденсатор хотя бы на 10 мкФ 5 В. Меньше не желательно, больше — бесполезно. Но если нет на 10, конечно, ставьте на 22 или 47. Так же советуют параллельно нему повесить еще один керамический на 10-100 нФ. При чем как можно ближе к самому модулю, в идеале — на выводы. В противном случае модуль вроде и видится, но нормально не передает.

Если на выводах RX и TX висит какое-то исполняющее устройство — ардуинка не прошьется. Сначала прошивайте, потом подключайте на эти выводы необходимое устройство.

На этом все, Надеюсь информация будет кому-то полезна.
Всем удачи в творчестве!

Есть у меня пара идей для будущих публикаций, но в них будет использоваться программатор. Поэтому сегодня я расскажу о том, как превратить Ардуино в ISP программатор, для чего он нужен и как им пользоваться. А в качестве примера будет описана процедура прошивки загрузчика в Ардуино.

Что такое ISP?

ISP (In-System Programming) расшифровывается как внутрисхемное программирование. Это технология, которая позволяет программировать микроконтроллер, установленный в устройство. До появления этой технологии микроконтроллеры программировались перед установкой в устройство, а для их перепрограммирования требовалось их извлечение из устройства.

Существует 2 основных подхода внутрисхемного программирования:

С использованием программатора. В этом случае программатор работает напрямую с памятью микроконтроллера, самостоятельно размещая байты прошивки по нужным адресам. Микроконтроллер в этом процессе не участвует.
С использованием загрузчика. Загрузчик, он же бутлоадер (от английского bootloader) - это программа, записанная обычно в конце ПЗУ микроконтроллера, которая берет на себя функции программатора. При включении микроконтроллера управление сначала передается загрузчику. Он проверяет наличие определенных условий, сообщающих о необходимости перейти в режим программирования. Если условия не выполнены, то управление передается основной программе, в противном случае загрузчик принимает данные по заранее определенному интерфейсу и размещает их в ПЗУ. Таким образом микроконтроллер перепрограммирует сам себя.

Одной из важнейших особенностей Ардуино является возможность программирования непосредственно через USB порт, без дополнительного программатора. Сразу после включения Ардуино запускается загрузчик, который работает несколько секунд. Если за это время загрузчик получает команду программирования от IDE по последовательному интерфейсу UART, то он принимает и загружает новую программу в память микроконтроллера.

Использование загрузчика существенно упрощает процесс перепрограммирования микроконтроллера, что особенно полезно при отладке. Но за удобство приходится платить. Во-первых, загрузчик занимает часть ПЗУ и для программы пользователя остается меньший объем памяти. Во-вторых, загрузчик не может изменить Fuse-биты и Lock-биты (в отличие от программаторов). Ну и, конечно, не обойтись без программатора, если вы хотите обновить бутлоадер или загрузить его в чистый МК. Таким образом существует ряд задач, которые могут быть выполнены только с использованием программатора. Если же у вас нет аппаратного программатора, то вместо него можно воспользоваться Ардуино, о чем и будет рассказано дальше.

Arduino as ISP. Прошивка загрузчика в Ардуино.

Итак, мы решили превратить Ардуино в программатор. Для примера попробуем прошить загрузчик в целевую плату Ардуино. Сначала подготовим плату, которую будем использовать в качестве программатора. Для этого загрузим в нее скетч ArduinoISP, его можно найти в стандартных примерах:

Теперь подсоединим к ней плату, в которую хотим прошить загрузчик. При прошивке используются линии SPI (Serial Peripheral Interface - последовательный периферийный интерфейс). Выводы MOSI, MISO и SCK обеих плат должны быть соединены, а вывод SS Ардуино-программатора подключается к выводу Reset целевой платы. И еще 2 провода нужны чтобы запитать целевую плату. Также может потребоваться предотвратить автоматическую перезагрузку платы-программатора, для этого между ее выводами Reset и GND нужно установить электролитический конденсатор на 10мкФ. Сначала можно попробовать без конденсатора, если же прошивка не начнется, то попробуйте добавить в схему конденсатор. По моим наблюдениям конденсатор нужен при использовании дешевых Ардуино-клонов (без контроллера ATmega8u2) в качестве программатора.

Если мы работаем с двумя платами Arduino Uno, то схема их подключения может выглядеть следующим образом:

Если используются не Uno, а другие платы Ардуино, то перед подключением программатора к целевой плате необходимо уточнить расположение на них выводов MOSI, MISO и SCK. Их расположение для различных плат приведено ниже в таблице. Как вы можете видеть, не на всех платах Ардуино линии SPI мультиплексированны с цифровыми выводами, поэтому для подключения к данному интерфейсу необходимо использовать разъем ICSP. Ниже показан пример подключения Uno в качестве программатора к плате Nano через ICSP разъем.

Плата Ардуино	MOSI	MISO	SCK	Уровень
Uno, Duemilanove	11 или ICSP-4	12 или ICSP-1	13 или ICSP-3	5В
Nano	11 или ICSP-4	12 или ICSP-1	13 или ICSP-3	5В
Pro Mini	11	12	13	3.3В или 5В
Mega1280, Mega2560	51 или ICSP-4	50 или ICSP-1	52 или ICSP-3	5В
Leonardo	ICSP-4	ICSP-1	ICSP-3	5В
Due	ICSP-4	ICSP-1	ICSP-3	3.3В
Zero	ICSP-4	ICSP-1	ICSP-3	3.3В
101	11 или ICSP-4	12 или ICSP-1	13 или ICSP-3	3.3В

Подключение Uno в качестве программатора к плате Nano через ICSP

Обратите внимание на нумерацию выводов ICSP платы Nano: она начинается с правого нижнего угла. Поэтому на приведенной схеме Arduino Nano перевернута.

Теперь необходимо вернуться в Arduino IDE и изменить в ней параметры:

В меню Инструменты > Плата выбираем вариант, соответствующий нашей целевой плате.
В меню Инструменты > Программатор выбираем Arduino as ISP.

Резюмируя вышеописанное, выделим основные шаги для прошивки загрузчика с использованием Ардуино в качестве ISP программатора:

Запускаем Arduino IDE, открываем из примеров скетч ArduinoISP и загружаем его в плату Ардуино, которую будем использовать как программатор.
Подключаем к Ардуино-программатору целевую плату по приведенной схеме.
Меняем плату в Arduino IDE на целевую.
Выбираем в IDE программатор Arduino as ISP.
Записываем загрузчик в целевую плату командой из меню IDE.

Прошивка скетча с использованием Arduino as ISP

Еще один пример использования программатора - это загрузка скетча в целевую плату. Разумеется, это проще сделать привычным способом, подключив ее напрямую к компьютеру, но это может оказаться невозможным, например, при выходе из строя контроллера ATmega8u2/ATmega16u2 или преобразователя USB/UART. Если при этом основной микроконтроллер Ардуино остался рабочим, то мы можем прошить его, используя программатор. Для этого выполняем все шаги, описанные выше, но на последнем этапе вместо записи загрузчика необходимо:

Читайте также: