現: 2022-10-30 (日) 11:33:17 yuji ソース
Deleted an attach file: optiboot.zip at 2023-11-29 (水) 14:51:34
Line 1: Line 1:
 +* optiboot [#d526b6e5]
 +optibootはATMEL AVRを搭載したボード用のbootloaderの一つ。~
 +optibootの特徴は，
 +- 機能を必要最低限に絞ってサイズを512byte以下と小さくしている。~
 +これにより，ユーザープログラム領域を大きく出来る。~
 +- avrdude等との通信のbaudrateが115200と高速。~
 +Flash ROMへの書き込み時間が短くなる。~
 +RC発振器を使用しているボードではうまく通信できなくなるので，baudrateを57600にする必要がある。~
 +- 電源投入時にはすぐにユーザープログラムにジャンプする。~
 +- ATmega8/ATmega168/ATmega328Pを使用したボードに対応している。~
 +ATmega168PやATmega328には対応していない。~
 +- ビルドすることで異なるbaudrateやcpuに対応する。~
 +
 +市販されているArduinoボードには，このoptibootが標準で搭載されているようだ。~
 +
 +** optibootのバージョン [#g09727d7]
 +市販されているArduinoボードに書き込まれているoptibootはversion 4.4。~
 +[[optiboot>https://github.com/Optiboot/optiboot]]サイトで開発は行われていて，現在はversion8.3になっている。~
 +
 +** 自作ボード用にoptibootをビルドする [#v41899b3]
 +ATmega168PやATmega328を使った自作ボードがあるので，optibootをビルドして書き込んでみた。~
 +
 +内蔵RC発振器の8MHz仕様のボードと16MHzのX'talを実装したボードがある。内臓RC発振器はその精度が悪い（±10%）ため，optibootのデフォルトのbaudrate 115200ではうまく通信出来ない。~
 +このため，内蔵RC発振器を使うボードでは，baudrateが57600を使うようにする。~
 +また，オンボードLEDやポートの使い方が違うのでそれにも対応する。~
 +
 +Arduino IDEのboards.txtもそのように設定する必要がある。~
 +
 +*** version 4.4 [#if70f194]
 +optiboot 4.4はArduino IDEにソースコードがバンドルされているので，それを使用した。~
 +bootloaderにあるoptibootディレクトリに各ボード用のビルド済みoptiboot version4.4とソースコードが用意されている。~
 +
 +optiboot 4.4では，ATmega168P/ATmega328に対応していない。これはArduinoの公式ボードではこれらのCPUは使われていないからと思われる。~
 +
 +ATmega168P/ATmega328とbaudrate 57600に対応するためソースコードを以下のように編集した。~
 +
 +''optiboot.c''の178行目あたりを編集。~
 + /* set the UART baud rate defaults */
 + #ifndef BAUD_RATE
 + #if F_CPU >= 8000000L
 + #define BAUD_RATE  115200L // Highest rate Avrdude win32 will support
 + #elsif F_CPU >= 1000000L
 + #define BAUD_RATE  9600L  // 19200 also supported, but with significant error
 + #elsif F_CPU >= 128000L
 + #define BAUD_RATE  4800L  // Good for 128kHz internal RC
 + #else
 + #define BAUD_RATE 1200L    // Good even at 32768Hz
 + #endif
 + #endif
 +  ↓
 + /* set the UART baud rate defaults */
 + #ifndef BAUD_RATE
 + #if F_CPU = 8000000L
 + #define BAUD_RATE  57600L  // for internal RC osc.
 + #elsif F_CPU > 8000000L
 + #define BAUD_RATE  115200L // Highest rate Avrdude win32 will support
 + #elsif F_CPU >= 1000000L
 + #define BAUD_RATE  9600L  // 19200 also supported, but with significant error
 + #elsif F_CPU >= 128000L
 + #define BAUD_RATE  4800L  // Good for 128kHz internal RC
 + #else
 + #define BAUD_RATE 1200L    // Good even at 32768Hz
 + #endif
 + #endif
 +
 +''optiboot.c''の231行目あたりを以下のように編集。~
 + #if defined(__AVR_ATmega168__)
 +  ↓
 + #if defined(__AVR_ATmega168__) || defined(__AVR_ATmega168P__)
 +
 +''pin_defs.h''の1行目を以下のように編集。~
 + #if defined(__AVR_ATmega168__) || defined(__AVR_ATmega328P__) || defined(__AVR_ATmega328__) || defined(__AVR_ATmega88) || defined(__AVR_ATmega8__) || defined(__AVR_ATmega88__)
 +  ↓
 + #if defined(__AVR_ATmega168__) || defined(__AVR_ATmega328P__) || defined(__AVR_ATmega88) || defined(__AVR_ATmega8__) || defined(__AVR_ATmega88__)
 +
 +''pin_defs.h''の18行目に以下を追加。~
 + #if defined(__AVR_ATmega328__)
 + // ATmega328のボード(USB IO PCB)のオンボードLEDは，PC5
 + #define LED_DDR  DDRC
 + #define LED_PORT PORTC
 + #define LED_PIN  PINC
 + #define LED      PINC5
 + 
 + /* Ports for soft UART */
 + #ifdef SOFT_UART
 + #define UART_PORT  PORTD
 + #define UART_PIN    PIND
 + #define UART_DDR    DDRD
 + #define UART_TX_BIT 1
 + #define UART_RX_BIT 0
 + #endif
 + #endif
 + 
 + #if defined(__AVR_ATmega168P__)
 + // ATmega168P(PIRAMP PCB)のオンボードLEDは，PB0
 + #define LED_DDR  DDRB
 + #define LED_PORT PORTB
 + #define LED_PIN  PINB
 + #define LED      PINB0
 + 
 + /* Ports for soft UART */
 + #ifdef SOFT_UART
 + #define UART_PORT  PORTD
 + #define UART_PIN    PIND
 + #define UART_DDR    DDRD
 + #define UART_TX_BIT 1
 + #define UART_RX_BIT 0
 + #endif
 + #endif
 +
 +''Makefile''の96行目以降に以下を編集。~
 + ISPFUSES    = $(GCCROOT)avrdude $(AVRDUDE_CONF) -c $(ISPTOOL) \
 +               -p $(MCU_TARGET) -P $(ISPPORT) $(ISPSPEED) \
 +               -e -u -U lock:w:0x3f:m -U efuse:w:0x$(EFUSE):m \
 +               -U hfuse:w:0x$(HFUSE):m -U lfuse:w:0x$(LFUSE):m
 + ISPFLASH    = $(GCCROOT)avrdude $(AVRDUDE_CONF) -c $(ISPTOOL) \
 +               -p $(MCU_TARGET) -P $(ISPPORT) $(ISPSPEED) \
 +               -U flash:w:$(PROGRAM)_$(TARGET).hex -U lock:w:0x2f:m
 +  ↓
 + ISPFUSES    = avrdude -c $(ISPTOOL) \
 +               -p $(MCU_TARGET) -P $(ISPPORT) $(ISPSPEED) \
 +               -e -u -U lock:w:0x3f:m -U efuse:w:0x$(EFUSE):m \
 +               -U hfuse:w:0x$(HFUSE):m -U lfuse:w:0x$(LFUSE):m
 + ISPFLASH    = avrdude -c $(ISPTOOL) \
 +               -p $(MCU_TARGET) -P $(ISPPORT) $(ISPSPEED) \
 +               -U flash:w:$(PROGRAM)_$(TARGET).hex -U lock:w:0x2f:m
 +
 +''Makefile''の115行目以降に以下を編集。~
 + CC        = $(GCCROOT)avr-gcc
 + 
 + # Override is only needed by avr-lib build system.
 + 
 + override CFLAGS        = -g -Wall $(OPTIMIZE) -mmcu=$(MCU_TARGET) -DF_CPU=$(AVR_FREQ) $(DEFS)
 + override LDFLAGS      = $(LDSECTIONS) -Wl,--relax -Wl,--gc-sections -nostartfiles -nostdlib
 + 
 + OBJCOPY        = $(GCCROOT)avr-objcopy
 + OBJDUMP        = $(call fixpath,$(GCCROOT)avr-objdump)
 + 
 + SIZE          = $(GCCROOT)avr-size
 +  ↓
 + CC        = avr-gcc
 + 
 + # Override is only needed by avr-lib build system.
 + 
 + override CFLAGS        = -g -Wall $(OPTIMIZE) -mmcu=$(MCU_TARGET) -DF_CPU=$(AVR_FREQ) $(DEFS)
 + override LDFLAGS      = $(LDSECTIONS) -Wl,--relax -Wl,--gc-sections -nostartfiles -nostdlib
 + 
 + OBJCOPY        = avr-objcopy
 + OBJDUMP        = avr-objdump
 + 
 + SIZE          = avr-size
 +
 +''Makefile''の420行目以降に以下を追加。~
 +#code(text,,nonumber){{
 +# PIRAMP PCB
 +piramp8: TARGET = piramp_8mhz
 +piramp8: MCU_TARGET = atmega168p
 +piramp8: LDSECTIONS  = -Wl,--section-start=.text=0x3e00 -Wl,--section-start=.version=0x3ffe
 +piramp8: CFLAGS += '-DLED_START_FLASHES=4' '-DBAUD_RATE=57600'
 +piramp8: AVR_FREQ = 8000000L
 +piramp8: $(PROGRAM)_piramp_8mhz.hex
 +piramp8: $(PROGRAM)_piramp_8mhz.lst
 +
 +piramp8_isp: piramp8
 +piramp8_isp: TARGET = piramp_8mhz
 +piramp8_isp: MCU_TARGET = atmega168p
 +piramp8_isp: LFUSE = C2
 +piramp8_isp: HFUSE = DF
 +piramp8_isp: EFUSE = FC
 +piramp8_isp: isp
 +
 +piramp16: TARGET = piramp_16mhz
 +piramp16: MCU_TARGET = atmega168p
 +piramp16: LDSECTIONS  = -Wl,--section-start=.text=0x3e00 -Wl,--section-start=.version=0x3ffe
 +piramp16: CFLAGS += '-DLED_START_FLASHES=4' '-DBAUD_RATE=115200'
 +piramp16: AVR_FREQ = 16000000L
 +piramp16: $(PROGRAM)_piramp_16mhz.hex
 +piramp16: $(PROGRAM)_piramp_16mhz.lst
 +
 +piramp16_isp: piramp16
 +piramp16_isp: TARGET = piramp_16mhz
 +piramp16_isp: MCU_TARGET = atmega168p
 +piramp16_isp: LFUSE = CF
 +piramp16_isp: HFUSE = DF
 +piramp16_isp: EFUSE = FC
 +piramp16_isp: isp
 +
 +# USB IO PCB
 +usbio8: TARGET = usbio_8mhz
 +usbio8: MCU_TARGET = atmega328
 +usbio8: LDSECTIONS  = -Wl,--section-start=.text=0x7e00 -Wl,--section-start=.version=0x7ffe
 +usbio8: CFLAGS += '-DLED_START_FLASHES=4' '-DBAUD_RATE=57600'
 +usbio8: AVR_FREQ = 8000000L
 +usbio8: $(PROGRAM)_usbio_8mhz.hex
 +usbio8: $(PROGRAM)_usbio_8mhz.lst
 +
 +usbio8_isp: usbio8
 +usbio8_isp: TARGET = usbio_8mhz
 +usbio8_isp: MCU_TARGET = atmega328
 +usbio8_isp: LFUSE = C2
 +usbio8_isp: HFUSE = DE
 +usbio8_isp: EFUSE = FF
 +usbio8_isp: isp
 +
 +usbio16: TARGET = usbio_16mhz
 +usbio16: MCU_TARGET = atmega328
 +usbio16: LDSECTIONS  = -Wl,--section-start=.text=0x7e00 -Wl,--section-start=.version=0x7ffe
 +usbio16: CFLAGS += '-DLED_START_FLASHES=4' '-DBAUD_RATE=115200'
 +usbio16: AVR_FREQ = 16000000L
 +usbio16: $(PROGRAM)_usbio_16mhz.hex
 +
 +usbio16_isp: usbio16
 +usbio16_isp: TARGET = usbio_16mhz
 +usbio16_isp: MCU_TARGET = atmega328
 +usbio16_isp: LFUSE = CF
 +usbio16_isp: HFUSE = DE
 +usbio16_isp: EFUSE = FF
 +usbio16_isp: isp
 +}}
 +
 +ToolchainにWinAVR-20100110を使用した場合，USB IO PCBが使用しているATmega328のデバイスIDがATmega328Pのものになってしまう。~
 +これはWinAVR-20100110（AVR-GCC 4.3.3）がATmega328に対応していないために発生する。~
 +
 +このためWinAVR-20100110（AVR-GCC 4.3.3）でoptibootをビルドするには，WinAVR-20100110（AVR-GCC 4.3.3）のファイルを以下のように編集する。~
 +''C:\WinAVR-20100110\avr\include\avr\iom328p.h''を編集。~
 + /* Signature */
 + #define SIGNATURE_0 0x1E
 + #define SIGNATURE_1 0x95
 + define SIGNATURE_2 0x0F
 + #endif
 +  ↓
 + /* Signature */
 + #define SIGNATURE_0 0x1E
 + #define SIGNATURE_1 0x95
 + #if defined(__AVR_ATmega328__)
 + #  define SIGNATURE_2 0x14
 + #else /* ATmega328P */
 + #  define SIGNATURE_2 0x0F
 + #endif
 +
 +これでうまく動作するoptibootがビルド出来た。~
 +ビルドしてみる。~
 + > make piramp8
 + > make piramp16
 + > make usbio8
 +hexファイルが作成出来ていればOK。~
 +
 +optiboot version4.4をWinAVR-20100110（AVR-GCC 4.3.3）ビルドすると500byte(0x1f4)のサイズになった。~
 +optiboot version4.4をAVR-GCC 7.3.0でビルドすると542byte(0x21e)のサイズになり512byteを超えてしまう。~
 +なのでoptiboot version4.4を使う場合は，WinAVR-20100110（AVR-GCC 4.3.3）でビルドしたものを使用した。~
 +
 +ボードにoptibootを書き込むには，~
 + > make piramp8_isp
 +のようにすれば書き込める。
 +
 +*** version 8.3 [#ec7f12bc]
 +ソースコードは，[[こちらのサイト>https://github.com/Optiboot/optiboot]]からダウンロードする。~
 + > git clone https://github.com/Optiboot/optiboot.git
 + > cd optiboot/optiboot/bootloaders/optiboot/
 +
 +''Makefile''の137行目から以下のように編集。~
 + override CFLAGS        = -g -Wall $(OPTIMIZE) -mmcu=$(MCU_TARGET) -DF_CPU=$(AVR_FREQ) $(DEFS)
 + override LDFLAGS      = $(LDSECTIONS) -Wl,--relax -nostartfiles
 + 
 + OBJCOPY        = $(GCCROOT)avr-objcopy
 + OBJDUMP        = $(call fixpath,$(GCCROOT)avr-objdump)
 + 
 + SIZE          = $(GCCROOT)avr-size
 +  ↓
 + override CFLAGS        = -g -Wall $(OPTIMIZE) -mmcu=$(MCU_TARGET) -DF_CPU=$(AVR_FREQ) $(DEFS)
 + override LDFLAGS      = $(LDSECTIONS) -Wl,--relax -Wl,--gc-sections -nostartfiles -nostdlib
 + 
 + OBJCOPY        = avr-objcopy
 + OBJDUMP        = avr-objdump
 + 
 + SIZE          = avr-size
 +''Makefile''の666行目に以下を追加した。~
 + include Makefile.yuji
 +
 +''Makefile.yuji''を以下の内容で作成した。~
 +#code(text){{
 +# PIRAMP PCB
 +piramp8: TARGET = piramp_8mhz
 +piramp8: MCU_TARGET = atmega168p
 +piramp8: LDSECTIONS  = -Wl,--section-start=.text=0x3e00 -Wl,--section-start=.version=0x3ffe
 +piramp8: CFLAGS += '-DLED_START_FLASHES=4' '-DBAUD_RATE=57600' '-DLED=B0'
 +piramp8: AVR_FREQ = 8000000L
 +piramp8: $(PROGRAM)_piramp_8mhz.hex
 +piramp8: $(PROGRAM)_piramp_8mhz.lst
 +
 +piramp8_isp: piramp8
 +piramp8_isp: TARGET = piramp_8mhz
 +piramp8_isp: MCU_TARGET = atmega168p
 +piramp8_isp: LFUSE = C2
 +piramp8_isp: HFUSE = DF
 +piramp8_isp: EFUSE = FC
 +piramp8_isp: isp
 +
 +piramp16: TARGET = piramp_16mhz
 +piramp16: MCU_TARGET = atmega168p
 +piramp16: LDSECTIONS  = -Wl,--section-start=.text=0x3e00 -Wl,--section-start=.version=0x3ffe
 +piramp16: CFLAGS += '-DLED_START_FLASHES=4' '-DBAUD_RATE=115200' '-DLED=B0'
 +piramp16: AVR_FREQ = 16000000L
 +piramp16: $(PROGRAM)_piramp_16mhz.hex
 +piramp16: $(PROGRAM)_piramp_16mhz.lst
 +
 +piramp16_isp: piramp16
 +piramp16_isp: TARGET = piramp_16mhz
 +piramp16_isp: MCU_TARGET = atmega168p
 +piramp16_isp: LFUSE = CF
 +piramp16_isp: HFUSE = DF
 +piramp16_isp: EFUSE = FC
 +piramp16_isp: isp
 +
 +# USB IO PCB
 +usbio8: TARGET = usbio_8mhz
 +usbio8: MCU_TARGET = atmega328
 +usbio8: LDSECTIONS  = -Wl,--section-start=.text=0x7e00 -Wl,--section-start=.version=0x7ffe
 +usbio8: CFLAGS += '-DLED_START_FLASHES=4' '-DBAUD_RATE=57600' '-DLED=C5'
 +usbio8: AVR_FREQ = 8000000L
 +usbio8: $(PROGRAM)_usbio_8mhz.hex
 +usbio8: $(PROGRAM)_usbio_8mhz.lst
 +
 +usbio8_isp: usbio8
 +usbio8_isp: TARGET = usbio_8mhz
 +usbio8_isp: MCU_TARGET = atmega328
 +usbio8_isp: LFUSE = C2
 +usbio8_isp: HFUSE = DE
 +usbio8_isp: EFUSE = FF
 +usbio8_isp: isp
 +
 +usbio16: TARGET = usbio_16mhz
 +usbio16: MCU_TARGET = atmega328
 +usbio16: LDSECTIONS  = -Wl,--section-start=.text=0x7e00 -Wl,--section-start=.version=0x7ffe
 +usbio16: CFLAGS += '-DLED_START_FLASHES=4' '-DBAUD_RATE=115200' '-DLED=C5'
 +usbio16: AVR_FREQ = 16000000L
 +usbio16: $(PROGRAM)_usbio_16mhz.hex
 +
 +usbio16_isp: usbio16
 +usbio16_isp: TARGET = usbio_16mhz
 +usbio16_isp: MCU_TARGET = atmega328
 +usbio16_isp: LFUSE = CF
 +usbio16_isp: HFUSE = DE
 +usbio16_isp: EFUSE = FF
 +usbio16_isp: isp
 +}}
 +
 +ビルドしてみる。。~
 + > make piramp8
 + > make piramp16
 + > make usbio8
 +これでhexファイルが作成された。~
 +
 +WinAVR-20100110（AVR-GCC 4.3.3）でビルドすると490byte(0x1ea)のサイズになった。~
 +AVR-GCC 7.3.0でビルドすると488byte(0x1e8)のサイズになった。~
 +しかしWinAVR-20100110（AVR-GCC 4.3.3）でビルドしたものは，何故かうまく動作しなかった。~
 +
 +ボードにoptibootを書き込むには，
 + > make piramp8_isp
 +のようにすれば書き込める。
 +
 +*** 自作ボード用にビルドしたoptiboot [#h7b87557]
 +&ref(../Arduino/optiboot.zip,,自作ボード用にビルドしたoptiboot);。
  
  • 開発/AVR/optiboot のバックアップ差分(No. All)
    • 現: 2022-10-30 (日) 11:33:17 yuji
      • Deleted an attach file: optiboot.zip at 2023-11-29 (水) 14:51:34
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