Arduino：自製並列埠燒錄線

這篇參考Arduino官方網站的Parallel Port Programmer，製作一條並列埠燒錄線，可以燒錄一般草稿碼（sketch）、也可以燒錄bootloader到Arduino的微控制器晶片裡，但不能作為電腦與Arduino之間溝通傳輸的管道，那需要序列傳輸介面。

並列埠（parallel port），又稱為列表機埠（printer port），通常拿來接印表機或掃描器，現在多半被USB取代，不過我的電腦很老舊，所以還有並列埠（也有序列埠），作業系統是Windows XP（XP再戰十年？），板子是Arduino Uno R3，軟體開發環境是1.0.5版。

零件與材料：

• 並列埠與保護殼
• 五條電線，一頭焊接在並列埠，一頭是杜邦端子插入杜邦母座
• 2x3的杜邦母座，套入Arduino板的ICSP針腳
• 220歐姆電阻，1個
• 470歐姆電阻，2個

所需工具：

• 烙鐵
• 焊錫

並列埠的背面與正面，背面焊接電線與電阻，正面插入電腦的並列埠。


並列埠的保護殼。


五條電線，一頭已裝好杜邦端子金屬部分。


2x3杜邦母座，將杜邦端子金屬部分插入即可。


並列埠有25個腳，我們只需要其中5個，電路圖如下。


動手焊接吧，這就沒什麼好說的了，焊好後用絕緣膠帶捆起來避免短路，塞入保護殼，鎖好螺絲。


根據Arduino Uno板子上的ICSP針腳，將電線另一頭杜邦端子金屬部分插入2x3杜邦母座。


完成囉。


插入Arduino的ICSP，然後將並列埠插入電腦，並提供電源給Arduino板（譬如使用9V電池）。


以上是硬體的部份，軟體的部份需下載MIT's Microcomputer Project Laboratory的giveio，解壓縮後執行裡頭的ginstall.bat即可安裝，這是讓上層軟體可存取低階硬體資源（例如並列埠）的驅動程式。然後開啟Arduino IDE，選Tools-Board設定正確的板子（此處為Uno），從Tools-Programmer選Parallel Programmer，然後就可以透過File-Upload Using Programmer燒錄草稿碼（注意，這麼做bootloader會不見），而透過Tools-Burn Bootloader可燒錄bootloader。

不過當我燒錄某草稿碼後，想要燒錄bootloader，卻出現如下錯誤訊息：
...
bitbang_cmd(): [ 20 3F FE 00 ] [ FF FF FF FF ]
bitbang_cmd(): [ 28 3F FE 00 ] [ FF FF FF FF ]
bitbang_cmd(): [ 20 3F FF 00 ] [ FF FF FF FF ]
bitbang_cmd(): [ 28 3F FF 00 ] [ FF FF FF FF ]
# | 100% 16.58s

avrdude: verifying ...
avrdude: verification error, first mismatch at byte 0x7e00
         0x11 != 0xff
avrdude: verification error; content mismatch

avrdude done.  Thank you.

搜尋後也不知道怎麼解決，但只要拔掉並列埠重插、重置Arduino板的電源、重新開啟Arduino IDE，就可以成功燒錄bootloader。


參考資料：

• Arduino官方文件，Using an Arduino as an AVR ISP (In-System Programmer)，Parallel Port Programmer，Building an Arduino on a Breadboard，From Arduino to a Microcontroller on a Breadboard、Bootloader Development。
• 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。
• Boarduino, Solderless Breadboard Arduino Clone。
• AVR ISP燒錄線DIY。
• Arduino下载线使用手册。
• 米奇電路的[AVR]-自製AVR ISP下載線~Part-I、[AVR]-自製USB AVR燒錄器~USBasp、[AVR]-自製USB AVR單晶片燒錄器~USBasp v.2。
• GROBO: DIY Arduino - 將Bootloader寫進ATMega晶片！（3）。
• 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。
• ladyada的USBtinyISP。
• USBtiny。
• USBasp。
• ELM - Simple AVR Programmer。
• AVR-Doper，STK500 compatible In-System Programmer (ISP) and High Voltage Serial Programmer (HVSP)。
• ScienceProg – AVR ISP。
• Learning About the AVR Parallel Programmer與Learning About Arduino and ATMega8。
• AVRDUDE、PonyProg、UISP。

Arduino：9V電池扣＋開關＋2.1mm DC電源插頭

Arduino板子除了可從USB連線汲取電源，還有個DC電源插座，內徑2.1mm、外徑2.5mm、中心為正極，而且可接受電壓為6~20V的外部電源，但建議使用7~12V。

首先準備材料，9V電池，9V電池扣，DC電源插頭，洛克開關。


開始焊接吧，也沒什麼技巧，需切斷其中一條電線置入開關。要注意的是，正極（紅線）連接插頭的中心，負極（黑線）連接插頭的外緣。


完成囉，用絕緣膠帶纏繞裸露的地方吧，唉，真難看，算了不管了。插入Arduino板，耶！

Arduino：Leonardo與Uno的差異比較

這一篇記錄Leonardo與Uno不同的地方，零零碎碎，雜七雜八。

跟Uno比起來，Leonardo比較新、硬體規格比較強、價格比較便宜，但Uno資格較久，許多書籍、文件、網路上的分享心得、以及眾多程式庫，幾乎都 以Uno為基準，雖說兩者幾乎一樣，但仍有一些小差異，這些小麻煩對老鳥來說自然不會產生大問題，但對新手來說仍算是不低的障礙。所以第一次玩微控制器板或Arduino的朋友，我建議購買Uno。









Uno的微控制器是ATmega328P，有DIP也有SMD，另有一顆ATmega8U2（R1與R2）／ATmega16U2（R3），作為USB橋接功能；Leonardo的微控制器是ATmega32U4，只有SMD，32U4已包含USB功能。

Uno的USB插座是一般B型，Leonardo的USB插座則為Micro B型。

都有一個2.1mm/2.5mm的DC電源插座，都有重置按鈕，運作時脈都是16MHz，Flash memory都是32KB，Uno的bootloader約0.5 KB，Leonardo的bootloader約4 KB，
EEPROM都是1KB，SRAM（Uno 2KB，Leonardo 2.5KB）。

Uno與Leonardo板子的尺寸大小、排母數目與位置，都一樣，但功能有所不同。

數位腳位，Uno在板子上方有14個（標示為0~13），其中6個可PWM，以「~」額外標示，3、5、6、9、10、11，解析度8位元。Leonardo相同，PWM多了一個13。

類比輸入腳位，Uno在板子下方有6個（標示為A0~A5），解析度10位元。Leonardo多了6個，A6~A11（位於數位腳位4、6、8、9、10、12）。

I2C/TWI介面，Uno：SDA（A4、SDA）與SCL（A5、SCL）。Leonardo：SDA（2、SDA）與SCL（3、SCL）。

SPI介面，Uno：SS（10）、MOSI（11）、MISO（12）、SCK（13）。Leonardo跟Uno不同，SPI不在數位腳位，MOSI、MISO、SCK都在ICSP上，SS則位於板子左邊與RX LED相連。

外部中斷，Uno：2（int.0）、3（int.1）。Leonardo：3（int.0）、2（int.1）、0（int.2）、1（int.3）、7（int.4）。

Serial（序列介面），Uno：RX（0）與TX（1）連接8U2/16U2（USB轉TTL Serial的晶片），在程式裡以Serial物件存取。Leonardo：在程式裡Serial物件代表USB CDC（Connected Device Class），而Serial1物件才是RX（0）與TX（1）。Leonardo事實上擁有兩個序列埠，一個模擬而成的虛擬序列埠（不管是在電腦端還是在微控制器端），連接USB連線，另一個則是微控制器本身原本擁有的UART硬體。

因Leonardo使用內建USB功能的ATmega32U4，擁有非常強大的bootloader，除了可作為虛擬序列埠（COM port），也可模擬成USB鍵盤與滑鼠（標準的HID裝置，無需驅動程式）。連接Leonardo與電腦時，系統就會出現三個新硬體裝置：虛擬序列埠、USB鍵盤、USB滑鼠。其實Uno也可以模擬USB鍵盤與滑鼠，但必須透過DFU模式修改8U2/16U2的韌體。

自動軟體重置，Uno：8U2/16U2的DTR連接到Atmega328P的重置線路。Leonardo：當以1200鮑率開啟虛擬序列埠並關閉時就重置。

Uno因有一顆獨立晶片負責USB轉TTL Serial，所以當主晶片重置時，該連線並不會斷掉，但Leonardo會，原本若開啟電腦端的序列埠監控視窗，Uno就會重置，但Leonardo不會，以至於在setup()從序列埠傳出的資料，可能不會出現在電腦端，所以通常會加上while (!Serial);等待開啟序列埠。

因為Leonardo重置時虛擬序列埠會消失，所以在上傳（燒錄）時，Arduino IDE會等待，直到出現新的虛擬序列埠，然後再進行上傳動作。


參考資料：

• Adafruit Learning System的Adafruit Arduino Selection Guide，板子這麼多，怎麼選呢，第一次買嗎？想升級嗎？各板子的硬體規格呢？請看這篇。裡頭提到的板子，除了Arduino官方出品之外，都是Adafruit公司設計生產的板子與產品，沒有提到其他的可行選項，不過這也無可厚非。
• Arduino官方文件Arduino Uno、Arduino Leonardo、Guide to the Arduino Leonardo and Micro、Serial、attachInterrupt()。官方文件總是最好的資訊來源。
• Dr. Monk's DIY Electronics Blog的Arduino Leonardo vs. Arduino Uno。 
• 網昱多媒體swf.com.tw的Arduino Leonardo控制板的數位14~17腳、類比A6~A11腳以及SPI腳位介紹。 
• PighiXXX Website的Arduino腳位功能圖，色彩鮮豔，非常清楚。