不使用Arduino IDE控制台下载控制器

引言

使用分布式系统的控制器时，通常必须重新启动控制器。 使用Arduino IDE控制台让客户重新启动不是很方便，因为对于每种类型的控制器，都必须配置（或检查）板的类型和COM端口号，这项工作应由熟悉IDE的人员执行，并且并非每个客户都想知道系统是内置的在Arduino控制器上。

在这项工作中，我们考虑了使用单独的命令并通过批处理文件下载控制器（Atmega328和Atmega32u4上的Arduino以及兼容的Teensy控制器）的选项，而无需使用IDE。

USB COM通信板Arduino的布置

通过安排串行通信通道，Arduino板可分为带有USB-UART转换器的板和带有支持USB通讯而无需外部转换器的微控制器的板。 第一个包括基于Atmega328微控制器的Arduino UNO，Arduino NANO，Arduino Mini，Arduino UNO以太网，Arduino UNO WiFi板。 第二个是带有Atmega32u4控制器的Arduino Leonardo，Arduino Micro，Arduino Yun Mini，Arduino Industrial 101，Arduino Leonardo以太网板[1]。

使用avrdude.exe下载Arduino控制器（Atmega328）

可以使用avrdude.exe将hex文件下载到Arduino控制器。 该程序是IDE控制台程序包的一部分，例如Arduino版本1.8.5。 avrdude.exe加载程序由cmd或Command Prompt实用程序启动，如图1所示启动。


图1 运行命令提示符实用程序的示例。

要获取编写命令以将十六进制代码加载到计算机上的Arduino控制器中的示例，请完成以下序列。

•连接Arduino
•下载Arduino IDE
•从菜单>工具>板>中选择一个Arduino板类型
•从菜单>工具>端口>中选择板上的COM端口。
•在“首选项”选项卡中设置上传标志：Arduino IDE菜单>“文件”>“首选项”>在“上载期间显示详细输出”
•启动菜单>草图>上载
•下载完成后，在Arduino IDE控制台的输出窗口中，使用avrdude查找命令，该命令看起来像这样：

C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\tools\avr/bin/avrdude -CC:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\tools\avr/etc/avrdude.conf -v -patmega328p -carduino -PCOM3 -b115200 -D -Uflash:w:C:\Users\user-2\AppData\Local\Temp\arduino_build_628118/Blink.ino.hex:i 

要使用命令提示符实用程序执行avrdude命令 ，必须在命令中输入双引号，如下所示。

 "C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\tools\avr/bin/<b>avrdude</b>" -"CC:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\tools\avr/etc/avrdude.conf" -v -patmega328p -carduino -PCOM3 -b115200 -D -Uflash:w:C:\Users\user-2\AppData\Local\Temp\arduino_build_628118/Blink.ino.hex:i 

上面的命令可用于将十六进制程序加载到带有Atmega328芯片和单独的USB-UART转换器的Arduino控制器中。 对于具有Atmega32u4且支持USB通信但没有硬件转换器的控制器，需要执行其他步骤来执行命令，下面在相应部分中进行了介绍。

由于已编译的程序-十六进制文件在IDE控制台打开时存储在临时文件文件夹中（.. \ AppData \ Local \ Temp \ ..），因此最好将十六进制文件复制到一个单独的文件夹中，复制avrdude.exe引导程序和avrdude.conf文件。

例如，将文件（图2）移动到C：\ ArdIDE文件夹后，带有更新文件访问路径的download命令采用表格形式，如图3所示。


图2 将引导加载程序和十六进制文件放在单独的文件夹中。


图3 使用命令提示符启动avrdude引导加载程序。

使用teensy_post_compile.exe加载程序加载Teensy控制器
安装Teensy控制器的Teensyduino软件之后，相应的控制器将显示在Arduino IDE控制台的设备列表中（请参见图4）。


图4 Arduino IDE控制台中的Teensy控制器列表。

遵循上面为Arduino控制器显示的顺序，可以获得编写命令以将十六进制代码加载到Teensy控制器中的示例。 在输出窗口中，您需要找到引导加载程序示例-teensy_post_compile命令。 对于脱机下载，您可以将必要的文件复制到单独的文件夹，例如，如下所示。 文件teensy_post_compile，teensy_post_compile.exe和teensy.exe可以从由Teensy应用程序补充的Arduino软件包中获取。



以下是用于将十六进制文件Blink_1.ino和Blink_2.ino下载到通过USB集线器连接到计算机的两个Teensy控制器的命令示例。

 "C:\TnsIDE/teensy_post_compile" -file=Blink_2.ino "-path=C:\TnsIDE" "-tools=C:\TnsIDE" -board=TEENSY31 -reboot -port=usb:0/1A0000/0/1/1/1 -portlabel=COM19 (Teensy 3.2) Serial -portprotocol=Teensy 

 "C:\TnsIDE/teensy_post_compile" -file=Blink_1.ino "-path=C:\TnsIDE" "-tools=C:\TnsIDE" -board=TEENSY31 -reboot -port=usb:0/1A0000/0/1/1/2 -portlabel=COM23 (Teensy 3.2) Serial -portprotocol=Teensy 

在这些条目中，集线器端口分别指定为usb：0 / 1A0000 / 0/1/1/1和usb：0 / 1A0000 / 0/1/1/2。

使用avrdude.exe下载Arduino控制器（Atmega32U4）

Arduino UNO，Leonardo，Micro等开发板均基于ATmega32U4微控制器。 该微控制器具有内置的USB通道（全速USB 2.0），因此，将程序下载到其中与通过附加的USB-UART转换器加载到ATmega328微控制器中的考虑有所不同。

例如，设备管理器列表中列出了Arduino控制器的COM端口号。



当Arduino pro Micro控制器的虚拟COM端口打开时（任何传输频率为1200，...，9600，... 115200波特），控制器将重置并启动用户程序。 在MATLAB环境中，虚拟端口创建程序如下。

 % create port. s=serial('COM15','Baudrate',9600); % 115200 fopen(s); 

例如，关闭频率不等于1200波特的虚拟COM端口后，如下所示

 fclose(s); delete(s); clear s 

执行控制器的用户程序。

如下所示，在外部环境（例如，MATLAB）以12000波特的频率打开和关闭COM端口之后，将执行重置控制器和启动控制器引导加载程序的操作。

 % create port. s=serial('COM15','Baudrate',1200); % 115200 fopen(s); pause(1.5); fclose(s); delete(s); clear s 

可以使用mode命令执行相同的操作，如图5所示。


图5 在命令提示符中运行mode命令。 该命令将COM15端口的传输频率设置为1200波特，这将导致控制器复位和引导加载程序启动，并临时更改设备列表中控制器的虚拟端口号。

关闭端口（fclose（s）命令）后，控制器加载程序会创建自己的虚拟（CDC）端口，该端口会在设备管理器列表中显示，并带有一个新的数字，大约持续8秒钟。



在存在新的虚拟端口（8秒）之后，具有原始编号的COM端口将返回到设备管理器列表。



在存在新的COM端口的过程中，可以使用Arduino IDE控制台的示例avrdude命令通过该端口将用户程序下载到控制器。 在Arduino IDE中获取示例avrdude bootloader命令与上述Atmega328微控制器的选项类似。 重新启动板卡后，创建的虚拟端口将从设备列表中消失，并将具有原始编号的COM端口返回到列表中。

也可以通过将Arduino板的RST引脚连接到GND接地来启动引导程序。
如果控制器的自动重置（通过以1200波特的频率创建和禁用COM端口）不起作用，则可以通过Arduino IDE控制台按以下顺序执行基于ATmega32U4微控制器的设备（Arduino Leonardo，Arduino Pro Micro）的加载。

1.按住“重置”按钮（或将RST引脚接地）。 串行USB连接已断开。 控制器的COM端口从设备管理器列表中消失。

2.按下按钮 上传（Ctrl + U）Arduino IDE。 图6显示了此时设备管理器（左）和Arduino IDE（右）的初始状态

图6 设备管理器中的COM端口号，以及Arduino IDE控制台中程序编译过程的指示。

3.等待状态指示器完成“ Compiling”的编译，然后继续下载“ Uploading”，如图7所示。


图7 设备管理器中新的临时COM端口的编号，以及Arduino IDE控制台中程序加载过程的指示。

4.释放“复位”按钮（打开RST引脚）。 USB连接已恢复。 正在下载。 指示器以短语“完成上传”指示上传结束（请参见图8）


图8 设备管理器中的COM端口号，以及Arduino IDE控制台中程序加载完成的指示。

通过批处理（命令）bat文件下载控制器

离线加载（不使用Arduino IDE控制台）可以使用批处理（批处理）文件来完成。 用于将HEX文件下载到通过第一个集线器连接到计算机的两个Arduino Pro Micro控制器（Atmega32u4），通过第二个集线器连接到计算机的两个Teensy控制器以及Arduino UNO控制器（Atmega328）的批处理文件示例（带有bat扩展名）下面。 下载的HEX文件和为此所需的所有必要程序先前都放在共享文件夹中，如图9所示。


图9 用于离线加载5个控制器的文件夹的示例内容：Arduino Pro Micro（Atmega32u4），Teensy和Arduino UNO（Atmega328）

下面显示了用于离线加载五个控制器的mcLoad.bat批处理文件。 在加载Arduino Pro Micro控制器之前，添加了一秒钟的延迟（TIMEOUT / T 1 / NOBREAK）。 在加载第二个Teensy控制器之前，输入了2秒的延迟。 所有控制器完成加载后，Teensy.exe程序窗口关闭。

 echo OFF echo UPLOAD: Arduino Pro Micro 1 mode COM42 BAUD=12000 TIMEOUT /T 1 /NOBREAK avrdude -Cavrdude.conf -v -patmega32u4 -cavr109 -PCOM45 -b57600 -D -Uflash:w:micro.ino.hex:i echo UPLOAD: Arduino Pro Micro 2 mode COM43 BAUD=12000 TIMEOUT /T 1 /NOBREAK avrdude -Cavrdude.conf -v -patmega32u4 -cavr109 -PCOM44 -b57600 -D -Uflash:w:micro.ino.hex:i echo UPLOAD: Arduino UNO avrdude -Cavrdude.conf -v -patmega328p -carduino -PCOM3 -b115200 -D -Uflash:w: BlinkUNO.ino.hex:i echo UPLOAD: Teensy 1 "C:\mcLOAD/teensy_post_compile" -file=Blink_1_Teensy.ino "-path=C:\mcLOAD" "-tools=C:\mcLOAD" -board=TEENSY31 -reboot -port=usb:0/1A0000/0/1/1/2 -portlabel=COM23 (Teensy 3.2) Serial -portprotocol=Teensy REM Delay 2 seconds: TIMEOUT /T 2 /NOBREAK echo UPLOAD: Teensy 2 "C:\mcLOAD/teensy_post_compile" -file=Blink_2_Teensy.ino "-path=C:\mcLOAD" "-tools=C:\mcLOAD" -board=TEENSY31 -reboot -port=usb:0/1A0000/0/1/1/1 -portlabel=COM19 (Teensy 3.2) Serial -portprotocol=Teensy REM Close Teensy.exe taskkill /f /IM Teensy.exe 

将控制器与USB线断开连接不会影响其余控制器的负载。

要将Arduino名称从设备管理器列表中排除，例如“ Arduino UNO（COMX）”，可以使用程序（例如RegOwnersahipEx）或Arduino控制器的硬件克隆（例如WAVGAT），在设备列表中将其表示为“ USB-SERIAL CH340（COMX）”。 ）”。

书目清单

1. Arduino开发板比较（表） digitrode.ru/arduino-comparison.html
2. Arduino Micro， shop.pimoroni.com / products / arduino-micro
3.博士 鲍勃·戴维多夫（Bob Davidov）。 技术系统中的计算机控制技术portalnp.ru/author/bobdavidov。