將Arduino Uno當做一台ISP線上燒錄器，燒錄bootloader或sketch到麵包板上的ATmega328P-PU晶片

我買了一顆ATmega328P-PU晶片，裡頭空空的，沒有Arduino的bootloader也沒有任何sketch。但我有一塊Arduino Uno R3板子，它可化身成一台ISP燒錄器；把ATmega328P-PU放上麵包板，再接上一些電子元件與線材後，便可從主機電腦透過Arduino Uno R3板、將bootloader或sketch燒錄到麵包板的ATmega328P-PU晶片裡。

我的板子是Arduino Uno R3，Arduino軟體開發環境是1.0.3 Windows版，燒錄對象是ATmega328P-PU。

本篇介紹的內容，應該也可套用到其他Arduino板子與其他型號的AVR晶片，但我也沒試過，所以此篇內容皆以我的環境為準。（我另一篇是燒錄到ATtiny85-20PU。）

若不清楚ISP是什麼意思，若想知道ATmega328P-PU的P與PU之意，請參考我寫的：Arduino與AVR微控制器相關詞彙。

底下是我的板子Arduino Uno R3，其微控制器晶片是ATmega328P-PU，屬於PDIP封裝。（另有SMD版本。）


首先，要讓Uno板變成一台ISP燒錄器。很簡單，請開啟Arduino軟體開發環境，然後選File - Examples - ArduinoISP，將這支sketch，Upload（上傳、燒錄）進Uno板，如此即可，ArduinoISP這支sketch的功能就是讓Arduino板子變成一台ISP燒錄器。

底下是單獨的ATmega328P-PU晶片。


接下來，我們想要將bootloader燒錄到麵包板的ATmega328P-PU晶片裡，需要一些硬體線路，所需電子元件如下：

• 16 MHz crystal石英晶體
• 10K ohm電阻
• 18~22 pF陶瓷電容，2個

也可以燒錄一般的sketch，之後將會燒錄Blink範例（閃爍LED），所以還需要底下的元件：

• LED
• 220 ohm電阻

底下是ATmega328晶片的腳位功能對照（328與168是一樣的），對照這張圖進行接線。


Arduino板的5V與GND接到麵包板。
ATmega328P-PU的腳位7（VCC）、20（AVCC）接到5V。
ATmega328P-PU的腳位8（GND）、22（GND）接地。





然後是16 MHz石英晶體（不分極性），兩隻腳分別接一個18~22 pF陶瓷電容後，接地。陶瓷電容不分極性。

ATmega328P-PU的腳位9（XTAL1）、10（XTAL2）接到石英晶體的兩隻腳。




然後根據ArduinoISP這支sketch定義的ISP腳位接線，

ATmega328P-PU的腳位1（RESET）接5V。

Arduino Uno板腳位10，接ATmega328P-PU的腳位1（RESET）。
Arduino Uno板腳位11，接ATmega328P-PU的腳位17（MOSI）。
Arduino Uno板腳位12，接ATmega328P-PU的腳位18（MISO）。
Arduino Uno板腳位13，接ATmega328P-PU的腳位19（SCK）。




如此便完成硬體線路了，接下來要燒錄bootloader。

Arduino Uno板以USB線連接主機電腦後，開啟Arduino軟體開發環境，先做一些設定：

• 設定Tools - Board選為Uno。這個設定的意思是「被燒錄的對象」，但我們並不是要燒錄到Uno板子，因為Uno板使用的晶片跟麵包板上的ATmega328P-PU相同，所以選此設定，但選Arduino Duemilanove w/ ATmega328也是可行的，不過會有些差異，譬如說將燒錄不同版本的bootloader，詳情請見Arduino軟體開發環境目錄\hardware\arduino\boards.txt。如果要燒錄別的型號的晶片，就要選別的選項，甚至要動手修改boards.txt自己新增。
• 設定Tools-Serial Port。這是Uno板連接到電腦的序列埠號。
• 設定Tools - Programmer，選為Arduino as ISP。

然後執行Tools - Burn Bootloader，便可將bootloader透過Arduino Uno板（扮演一台ISP線上燒錄器），燒錄到麵包板上的ATmega328P-PU晶片裡。

會顯示訊息Burning bootloader to I/O Board (this may take a minute)...，會花一點時間，以我的環境來說不到1分鐘。

之後會顯示Done burning bootloader.，代表成功了。只要再加上USB轉TTL序列訊號的電路（譬如SparkFun的Breakout Board for FT232RL USB to Serial），就幾乎等同於一塊普通的Arduino板子了。

相關參考資料請看Physical Computing at ITP的教學文章Setting up an Arduino on a breadboard、swf.com.tw的用麵包板組裝Arduino微電腦實驗板、Dale Wheat的How to Build an Arduino-compatible Physical Computing Platform on a Solderless Breadboard。

接下來要把一般的sketch燒錄到麵包板上的ATmega328P-PU晶片裡。

有一個作法是，拔除Uno板的晶片，然後修改接線（板子的0 RX接到晶片的2、板子的1 TX接到晶片的3），這麼一來，就能跟平常一樣，Upload（上傳、燒錄）一般的sketch了。這種作法就好像是以麵包板的晶片取代Uno板的晶片。詳情請見Arduino官方網站的From Arduino to a Microcontroller on a Breadboard。

上述作法，bootloader與sketch共存，就跟平常使用Arduino板子時一樣。

底下介紹的作法，燒錄sketch會蓋掉先前的bootloader。

原先的接線維持不變，Arduino Uno板仍然扮演ISP燒錄器的角色。

讓我們試著燒錄閃爍LED的sketch，先接好硬體線路，麵包板的ATmega328P-PU晶片的腳位4（就是Arduino數位腳位2），接220 ohm電阻後、接LED長腳，LED短腳接地。




開啟File-Examples-01.Basics-Blink，將sketch裡頭設定的腳位13改為2，然後執行File - Upload Using Programmer，便能將sketch透過Arduino Uno板（扮演ISP線上燒錄器）燒錄到麵包板的ATmega328P-PU晶片裡，成功的話，就能看到LED閃爍。


參考資料：

• Arduino官方文件，Using an Arduino as an AVR ISP (In-System Programmer)，From Arduino to a Microcontroller on a Breadboard。
• Open Electronics的Arduino ISP (In System Programming) and stand-alone circuits，提到如何修改boards.txt新增板子。
• Flashgamer的Using your Arduino as an ISP，碰到晶片型號不同的問題（328-P與328P-PU）、碰到stk500_recv(): programmer is not responding的問題。
• Cooper Maa的把 Arduino 當成一個 AVR ISP(In-System Programmer) 使用(1)、把 Arduino 當成一個 AVR ISP(In-System Programmer) 使用(2)、使用 Arduino 燒錄 ATtiny。
• High-Low Tech的Programming an ATtiny w/ Arduino 1.0。
• GROBO: DIY Arduino - 將Bootloader寫進ATMega晶片！（3）。 
• Boarduino, Solderless Breadboard Arduino Clone。
• AVRDUDE。