Rozmnażanie Arduino czyli jak zjeść ciastko i mieć ciastko

Kłopot z Arduino jest taki, że wszystko fajnie dopóki nie skończymy prac nad nowym projektem. Chcemy go zostawić tak jak jest – nie ma sprawy – wszystko ładnie działa, wystarczy jakaś obudowa i już. Gorzej kiedy do głowy przyjdzie nam nowy pomysł a Arduino jest już użyte i nie pasuje nam rozmontowywać gotowego układu. Na szczęście, można kupić trochę elementów i tanim kosztem zdublować sobie istniejący projekt. Ja jako pierwsze Arduino kupiłem wersję Uno z Atmega328. Dość szybko złożyłem pierwszy zestaw, który wylądował w swoim docelowym miejscu i chodzi tak złożony do dziś dnia. Ponieważ w tak zwanym międzyczasie potrzebowałem złożyć kolejny układ, zdecydowałem się kupić kolejne Arduino (tym razem Duemilanove czyli poprzednika Uno), także na Atmega328. Tym razem poszedłem jednak po rozum do głowy i od razu zakupiłem także same mikrokontrolery Atmega328 w ilości 2 sztuk z zamiarem wykorzystania nowego Duemilanove wyłącznie do prototypowania i zaprogramowania mikrokontrolerów. W ten sposób uzyskałem tytułowe „zjeść ciastko i mieć ciastko” czyli przygotowałem gotowy prototyp najpierw na płytce stykowej z użyciem Arduino a następnie przeniosłem całość na płytkę uniwersalną z użyciem mikrokontrolera zaprogramowanego dokładnie tym samym programem (po prostu nie potrzebujemy całej płytki Arduino, żeby procesor działał poprawnie).

Świeżo kupiony mikrokontroler Atmega328 nie posiada wgranego bootloadera, który pozwala na komunikację z oprogramowaniem Arduino. Owszem istnieją w sprzedaży także wersje z wgranym bootloaderem, ale ich koszt jest według mnie niewspółmierny do pracy i kosztów wgrania bootloadera samemu kiedy posiadamy płytkę Duemilanove lub Uno. Pozwoli nam to później na dowolne zamienianie mikrokontrolerów na płytce Arduino a w efekcie końcowym – zamontowanie gotowego zaprogramowanego mikrokontrolera na docelowej płytce. Sam proces wgrywania jest bardzo prosty i opisany po angielsku na stronie From Arduino to a Microcontroler on a Breadboard (Od Arduino do mikrokontrolera na płytce stykowej). Na stronie tej można znaleźć kilka ciekawych instrukcji – między innymi jak pozbyć się kwarca z układu podczas programowania), ja jednak skupię się na samym wgrywaniu bootloadera. Jak widać na zdjęciu obok – Atmega328 umieściłem na płytce stykowej, podłączyłem kwarc 16MHz z kondensatorami 22pF, opornik 10k utrzymujący reset w stanie wysokim i podłączyłem raptem cztery kable – trzy do programowania i jeden do resetu. Wszystkie te elementy i tak będą mi później potrzebne do budowy gotowego projektu, nie rezygnowałem więc z niczego co istotne. Dalsza praca jest po stronie komputera:

1. Nie podłączamy jeszcze zasilania do programowanego mikrokontrolera
2. Uruchamiamy środowisko programistyczne Arduino
3. Wgrywamy do naszego Arduino gotowy sketch o nazwie ArduinoISP (Arduino In System Programmer)
4. Z menu Tools -> Board wybieramy posiadaną wersję Arduino (w moim przypadku Duemilanove lub Uno)
5. Z menu Tools -> Programmer wybieramy ArduinoISP (w starszych wersjach oprogramowania nie ma tego menu)
6. Podłączamy zasilanie programowanego układu (ja wziąłem po prostu zasilanie z Arduino)
7. Z menu Tools wybieramy Burn Bootloader (w starszych wersjach oprogramowania jest Tools -> Burn Bootloader -> w/Arduino as ISP)

Z mojego doświadczenia wynika że czasem potrzeba kilku prób wgrania bootloadera, ponieważ nie zawsze układy Arduino i programowanego mikrokontrolera zsynchronizują się poprawnie. Kiedy nie ma synchronizacji, środowisko programistyczne komunikuje błąd i wtedy czynność trzeba powtórzyć. Poprawne programowanie bootloadera na Duemilanove zajmuje mniej więcej minutę czasu. Ja potrzebowałem około trzech prób przy każdym układzie, zanim złapałem synchronizację. Pomogło poruszanie kwarcem i podpiętymi do niego kondensatorami 22pF.