Прошивка Arduino под капотом

В сфере искусственного интеллекта произошло заметное событие. dx3mod 4 минуты назад Прошивка Arduino под капотом Простой 11 мин 4 Arduino * C * Из песочницы Всем йоу! В этой статье я хотел бы осветить процесс прошивки плат Arduino на базе микроконтроллера AVR — ATmega328P. Я не стану рассказывать, как пользоваться существующими утилитами, ибо мы разберем этот процесс «под капотом», как он происходит на низком уровне, и что действительно делают те утилиты, которыми мы пользуемся.

На самом деле я не знаю для чего вам эта информация, но она может оказаться полезным студентам, проходящим профильный курс в своем учебном заведении, либо каким‑то радиолюбителям, которые почему‑то еще не в курсе. Поэтому предполагаю, что уважаемый читатель уже знаком, как с Arduino, так и с программированием «голых» AVR'ок тем или иным образом. Теоретический минимум по прошивке AVRIn‑system programmingПрежде, чем перейти к рассмотрению непосредственно Arduino‑платформы, следует вспомнить про то, как аппаратно прошивается микроконтроллер — для этого аппаратно в самом микроконтроллере реализуется механизм «In‑System programming», внутрисхемного программирования через трех‑проводной SPI интерфейс по соответствующему аппаратному протоколу.

Технические детали

Для прошивки микроконтроллера этим способом обычно задействуется устройство, называемое программатором (например, популярный USBASP), для проксирования команд от пользовательского компьютера до целевого микроконтроллера. Так как подключить персональный компьютер напрямую к контроллеру задача может оказаться нетривиальной, поэтому практичнее задействовать сторонние девайсы, умеющие подключаться как по высокоуровневому интерфейсу, вроде USB, а для работы с микроконтроллером по низкоуровневому интерфейсу, вроде SPI. Вспомним Arduino — там мы подключаем для загрузки прошивки плату напрямую по USB без использования сторонних инструментов.

Неужели программатор находится на плате Arduino? Self‑programming (самопрограммирование)Если для предыдущего способа требовалось наличия стороннего устройства, который и производил программирование, то самопрограммирование, как понятно из названия, позволяет программировать микроконтроллерами своими собественнымми силами. Это возможно благодаря поддержки механизма «Self‑programming» и инструкции SPM (Store Program Memory) в частности.

Этот механизм позволяет выполняемой прошивке на микроконтроллере перезаписывать FLASH‑память во время своего исполнения, тем самым модифицировать записанные в память данные и инструкции «на лету». Зачастую этот механизм применяется для так называемых «загрузчиков» с английского «bootloader», о чем мы и поговорим далее. В контексте Arduino — она читает инструкции по USB, исполняет их, тем самым модифицируя свою память.

Этот прогресс даёт важные сигналы о будущем отрасли, и технологический мир внимательно наблюдает.