如何在Atemga328中烧写Bootloader并使用Arduino IDE对其进行编程

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众所周知，Arduino UNO开发板采用的是Atmega328微控制器。该控制器相当于Arduino开发板的大脑。实际上，Arduino设计师希望为初学者制作一个方便的原型板，这样他们就可以组织所有组件，任何人都可以访问Atmega328 IC的所有引脚，只需将其连接到计算机即可对其进行编程。 Arduino开发板非常适合制作业余爱好项目。但在工业或消费产品中使用完整的Arduino开发板并不是一个好主意，因此我们可以使用独立的Atmega328 IC，可以使用Arduino IDE进行编程，而无需使用Arduino开发板。

在本篇文章中，我们将看到如何用Atmega328替换Arduino开发板以及其他一些组件。要使用Atmega328代替arduino，首先我们必须在其中烧录Arduino Bootloader引导加载程序，然后我们将使用FTDI或使用Arduino开发板对其进行编程。本文还将可以帮助您更换Arduino开发板上损坏的Atmega328微控制器。此外，通过使用下面描的电路，您可以通过在PCB上复制它来制作自己的Arduino开发板。

所需的组件

●    Atmega328微控制器

●    面包板

●    LM7805

●    16 MHz晶振

●    22pF陶瓷电容

●    10uF电容

●    10 K电阻

●    1k电阻

●    跳线

●    您也可以使用3.3v稳压器LM1117-3.3v在电路中包含3.3v电压。

Atmega328的引脚图

电路原理图

在面包板上搭建Arduino的电路图如下：

组件描述

电源部分 -

●    5V稳压器：Atmega 328控制器采用5V电源供电。所以在这里，我们使用LM7805获得5v输出，它可以处理高达30V的输入电压。如果你有一个单独的5V电源，那么你可以不使用该稳压器。

●    电容：7805的输入和输出部分使用10uF电容，将任何交流分量旁路至地。

●    LED：可以指示5V电压。

微控制器部分 -

●    Atmega 328：这是面包板上的主要组件。其引脚图如上所示。

●    晶体振荡器：ATmega328的引脚9和引脚10之间连接一个16MHz的外部晶振。该晶体用于为微控制器提供时钟以更快地执行任务。

●    按钮：复位微控制器，按钮连接在引脚1和GND之间。通常，使用一个10k电阻与5v连接。

●    LED：LED与数字引脚13连接。

本篇文章分为三个部分来介绍：

1.    在面包板上搭建Arduino电路

2.    将Bootloader刻录到Atmega328 IC中

3.    如何将Arduino Bootloader烧写到在面包板上的Atmega 328 IC。

现在我们将逐一解释每个部分。

第1部分：在面包板上搭建Arduino电路

第1步： - 如电路图所示连接电源部件，并使用LM7805的外部电源进行测试。如下所示。

第2步： - 现在，连接微控制器部件，如电路图所示。仔细搭建连接。

第3步： - 现在，使用跳线连接电源和微控制器部件。最终电路看起来像这样。

以上就是我们在面包板上搭建的Arduino开发板。您可以使用EasyEDA等简单工具在PCB上实现相同的电路。现在，我们必须将引导加载程序上传到新的Atmega 328 IC，以便可以开始对IC进行编程。

第2部分：将Bootloader刻录到Atmega328控制器

什么是bootloader以及我们为什么需要它？

Bootloader是一小段可执行代码，永久存储在微控制器的内存中。这占用不到1Kb的内存。 Bootloader允许IC接受来自计算机的代码并将其放入微控制器的存储器中。

传统上，Atmel的所有微控制器都是在需要烧写器才能编程，这些烧写器有一些奇特的连接。 Bootloader降低了复杂性，使我们能够以简单有效的方式对微控制器进行编程。这意味着您只需使用USB电缆即可对其进行编程。

当您从市场上购买新的Atmega 328时，它没有引导程序。因此，要使用Arduino IDE对Atmega328进行编程，首先必须上传引导加载程序。

要上传Bootloader，我们有两种方法：

●    使用USBasp编程器

●    使用Arduino UNO开发板

与第一种方法相比，第二种方法更容易。因为它需要较少的连接，并且最新版本的Arduino IDE不支持的USBasp编程器。

因此，在本教程中，我们将使用Arduino Uno开发板上传bootloader。

上传Arduino Bootloader到Atmega328芯片中

第1步： - 打开Arduino IDE。转到File -> Examples -> ArduinoISP。然后选择ArduinoISP。如下所示。

第2步： - 现在，您需要将此代码上传到Arduino开发板。从工具菜单中选择com端口和开发板，然后点击upload按钮。

第3步： - “Done uploading”后，断开Arduino开发板与计算机的连接，并将Arduino开发板与Atmega 328连接，如下图所示。

第4步： - 现在，将Arduino开发板与计算机连接。打开Arduino IDE。

转到工具，选择开发板作为Arduino / Genuine Uno，为您的开发板选择正确的端口。选择Programmer作为“Arduino as ISP”。不要将它与ArduinoISP混淆。两者不同。

步骤5： - 现在，再次转到Tools并单击Programmer选项下方的Burn Bootloader。几秒钟后，bootloader成功上传。如果上传时出现任何错误，请检查连接。

您的面包板Arduino已准备好作为真正的Arduino开发板工作。现在，问题是如何烧写Atmega 328 IC？我们将在下一节讨论。

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第3部分：如何编程已经上传Bootloader的Atmega328微控制器

独立的Atmega328控制器可以通过多种方式进行编程。

●    使用空白Arduino开发板，即不带Atmeg328的Arduino开发板。

●    使用USB转串口TTL转换器模块（FTDI模块）。

●    使用USBasp编程器（涉及许多连线）。

在这里，我们将使用两种方法对其进行编程：USB转串口转换器和Arduino开发板。

使用Arduino开发板编程Atmega328芯片

第1步： - 使用没有Atmega328芯片的Arduino开发板。将Arduino开发板与我们的面包板Arduino连接起来，如下图所示。

第2步： - 将Arduino开发板与计算机连接，然后打开Arduino IDE。从Tools的Board菜单中选择Arduino Uno，Programmer选择USBasp，并选择正确的电路板对应的com端口。

第3步： - 我们将从上传Blink程序开始。因此，从Examples中选择blink程序，然后点击Upload按钮。

现在，你可以看到面包板上的led将开始闪烁。

使用USB转串口转换器编程Arduino Atmega328芯片

第1步： - 如果你没有Arduino开发板，这是为您的面包板Arduino编程的最佳方法。

连接方式如下：

●    FTDI的RXD引脚 - > Atmega328的Tx引脚（引脚3）

●    FTDI的TXD引脚 - > Atmega328的Rx引脚（引脚2）

●    GND - > GND（引脚8）

●    5v - > Vcc（引脚7）

一些FTDI模块具有复位引脚，也称为DTR引脚，需要与Atmega328的复位引脚（引脚1）连接。

第2步： - 现在，将FTDI与计算机连接，然后在控制面板中打开设备管理器。您将看到Port部分，展开。如果驱动程序前面有黄色标记，则必须更新模块驱动程序。

如果没有标记，请记下com端口号并打开Arduino IDE。转到Tools -> Ports ->选择您看到的串口号。

第3步： - 现在，我们将上传blink程序到Arduino中。转到File -> Examples -> Basics -> Blink。从Tools的Board菜单中选择Arduino Uno，以USBasp方式选择Programmer，并更正开发板的串口号。然后点击上传按钮。

注意：如果您的FTDI模块没有DTR引脚，则按住面包板上的Reset按钮并点击上传按钮。如果它显示“编译草图”，则一直按住...一旦显示“正在上载”，请立即松开按钮...

现在，该程序将成功上传到带有Bootloader的Atmega328微控制器中了。