MultiX Zinnia UPDI4AVR Firmware Builder

このブランチはUPDI4AVR Programmerファームウェアサポートを含んでいる。同時に任意のスケッチをファームウェアと置き換えて書き込むビルド環境も提供する。

UPDI4AVRプロダクトには以下の三種類があるが、このブランチはその最後のものである。

UPDI対応Arduino互換機で動作する汎用ソフトウェアとしての UPDI4AVR Software
専用HV制御回路を含むオープンソースハードウェアとして設計された UPDI4AVR Programmer
その専用ハードウェア用に作成された UPDI4AVR Firmware

(0.2.11以降) SERIAL/UPDI-MANAGER(SUM) のファームウェアもこのSDKで同時に提供される。

対象AVR

[megaAVR] tinyAVR-0/1/2

系統	pin	2KiB	4KiB	8KiB	16KiB	32KiB
tinyAVR-0
	8	ATtiny202	ATtiny402
	14	ATtiny204	ATtiny404	ATtiny804	ATtiny1604
	20		ATtiny406	ATtiny806	ATtiny1606
	24			ATtiny807	ATtiny1607
tinyAVR-1
	8	ATtiny212	ATtiny412
	14	ATtiny214	ATtiny414	ATtiny814	ATtiny1614
	20		ATtiny416	ATtiny816	ATtiny1616	ATtiny3216
	24		ATtiny417	ATtiny817	ATtiny1617	ATtiny3217
tinyAVR-2
	14		ATtiny424	ATtiny824	ATtiny1624	ATtiny3224
	20		ATtiny426	ATtiny826	ATtiny1626	ATtiny3226
	24		ATtiny427	ATtiny827	ATtiny1627	ATtiny3227

太字は実物確認済

[megaAVR] megaAVR-0

系統	pin	8KiB	16KiB	32KiB	48KiB
megaAVR-0
	28	ATmega808	ATmega1608	ATmega3208	ATmega4808
	32	ATmega808	ATmega1608	ATmega3208	ATmega4808
	40				ATmega4809
	48	ATmega809	ATmega1609	ATmega3209	ATmega4809

太字は実物確認済

[modernAVR] AVR DA/DB/DD/DU/EA/EB

系統	pin	16KiB	32KiB	64KiB	128KiB
AVR_DA
	28		AVR32DA28	AVR64DA28	AVR128DA28
	32		AVR32DA32	AVR64DA32	AVR128DA32
	48		AVR32DA48	AVR64DA48	AVR128DA48
	64			AVR64DA64	AVR128DA64
AVR_DB
	28		AVR32DB28	AVR64DB28	AVR128DB28
	32		AVR32DB32	AVR64DB32	AVR128DB32
	48		AVR32DB48	AVR64DB48	AVR128DB48
	64			AVR64DB64	AVR128DB64
AVR_DD
	14	AVR16DD14	AVR32DD14	AVR64DD14
	20	AVR16DD20	AVR32DD20	AVR64DD20
	28	AVR16DD28	AVR32DD28	AVR64DD28
	32	AVR16DD32	AVR32DD32	AVR64DD32
AVR_DU
	14	AVR16DU14	AVR32DU14
	20	AVR16DU20	AVR32DU20
	28	AVR16DU28	AVR32DU28	AVR64DU28
	32	AVR16DU32	AVR32DU32	AVR64DU32
AVR_EA
	28	AVR16EA28	AVR32EA28	AVR64EA28
	32	AVR16EA32	AVR32EA32	AVR64EA32
	48	AVR16EA48	AVR32EA48	AVR64EA48
AVR_EB
	14	AVR16EB14	AVR32EB14
	20	AVR16EB20	AVR32EB20
	28	AVR16EB28	AVR32EB28
	32	AVR16EB32	AVR32EB32

太字は実物確認済、斜体は暫定対応

導入方法

Arduino IDE の「環境設定」「追加のボードマネージャーのURL」に以下のリンクを追加
- https://askn37.github.io/package_multix_zinnia_index.json
メニューバーから「ツール」「ボード選択」「ボードマネージャー」ダイアログパネルを開き、検索欄に "multix" と入力
MultiX Zinnia UPDI4AVR Firmware Builderを選択して「インストール」

ボードマネージャー設定

メニューバーから「ツール」「ボード選択」からMultiX Zinnia UPDI4AVR Firmware Builderを選択
メニューバーから「ツール」「シリアルポート」でUPDI4AVR Programmerに接続されたポートを選択

ファームウェアアップデート（推奨される手順）

UPDI4AVR ProgrammerのSW3をFW側にセットして作業PCにUSBケーブルで接続
- UPDI4AVR ProgrammerのLEDがハートビート明滅を始める
メニューバーから「ツール」「Variant」で望むファームウェアを選択
メニューバーから「ツール」「書込装置」でSerialUPDI over USBを選択
メニューバーから「ツール」「ブートローダーを書き込む」を選択
- ファームウェア書換中はUPDI4AVR ProgrammerのLEDは消灯する
- ファームウェア書換が完了するとUPDI4AVR ProgrammerのLEDはハートビート明滅を始める
UPDI4AVR Programmerを作業PCから取り外しSW3をRUN側に戻す

この手順はビルド済のファームウェアをUPDI4AVR Programmer本体に書き込む。「アップロード」ボタンをクリックすると現在IDEで表示中の任意のスケッチが書き込まれるが、これは誤った手順になるので注意。

UPDI4AVRのファームウェアバージョン確認方法

Arduino IDEの場合：対象デバイスを繋がず、書込装置にUPDI4AVR over UARTを選択して「ブートローダーを書き込む」
CLIの場合：avrdudeにパスが通っているなら、対象デバイスを繋がずに次のようなコマンドを実行する。

avrdude -p avr64ea32 -c updi4avr -P <実際のCOMポート> -v

何れの場合も（対象デバイスがないため）エラーで終了するが、それに先立ってUPDI4AVRの個体情報をコンソールに表示する。

Programmer Type : JTAGMKII_UPDI
Description     : JTAGv2 to UPDI bridge
M_MCU HW version: 2
M_MCU FW version: 7.53
S_MCU HW version: 2
S_MCU FW version: 6.34
Serial number   : xx:xx:xx:xx:xx:xx
Vtarget         : 5.2 V

S_MCU FW versionが現在実行中のUPDI4AVRFWバージョン、Serial numberがUPDI4AVRハードウェア固有識別子を示す。 Vtargetは実際にVDD/VTG端子で観測される電源電圧を示す。

Serial numberはFWを変更しても（消去しても）失われることなく不変。

UPDI4AVR Software との相違

UPDI4AVR Software は汎用の Arduino 互換機向けに書かれている。
- USB-UARTのRTS信号は、互換機の制約により端検出のみしか行えない。
- 各種信号の制御は、多様なチップで共通する機能のみで行う。
- JTAG2プロトコルサブバージョンは 6系で、JTAG2UPDIと同じ。
- シリアル番号、制御電圧情報はダミー。
- ~~近日、UPDI4AVR Firmware からのバックポートを予定している。~~完了。
- ~~JTAG2UPDI(clone)へもバックポートされたクローンの公開も予定している。~~完了。
UPDI4AVR Firmware は Macro/Micro_API環境で記述され、専用設計のハードウェア向けに書かれている。
- USB-UARTのRTS信号のレベル検出ができるため状態遷移が高速。
- 各種信号の制御にほぼ GPIOを使わず、CCL/LUT を活用している。
- FW753Bでは JTAG2プロトコルサブバージョンは 7系で、avrdude から対象デバイスの追加情報を取得できる。よってHV制御電圧の自動切換えと、USERROW特殊書込は UPDI4AVR Firmware にしか実装されていない。
- FW634Bでは JTAG2プロトコルサブバージョンは 6系で、JTAG2UPDIと同じに戻った。HV制御電圧の自動切換えは avrdude.conf に制御情報を追記することで対応する。つまり標準の構成ファイルでは、HV制御は有効化されない。USERROW特殊書込はより汎用性の高い実装に変更された。

ファームウェアビルド＆アップロード

メニューバーから「ファイル」「スケッチ例」から「UPDI4AVR firmware」を探す
サブメニューで望むファームウェアを選択
メニューバーから「スケッチ」「マイコンボードに書き込む」あるいは「アップロード」ボタンをクリック

この手順は選択したファームウェアをソースからビルドしてUPDI4AVR Programmer本体に書き込む。

カスタムファームウェア

UPDI4AVR Programmer本体はArduino互換機としても動作するので、このブランチでも任意のスケッチをビルドして書き込むことができる。

しかしこのブランチでのスケッチビルドでは必要最小限の機能だけ（だがAVR-LIBCは備えているのでMicrochip純正環境とほぼ等価）を含みFUSE等は推奨設定に固定されている。以下のビルド環境に切り替えればこれらを任意に変更して機能を拡張することができる。

以下のボードマネージャーサポートをインストールする。

MultiX Zinnia Product SDK [megaAVR] ->HERE

このブランチと同等の設定にするには、以下のようにボードマネージャーを変更する。

ボードマネージャーでMultix Zinnia Product SDK [megaAVR]中のtinyAVR-0/1/2 w/o Bootloaderを選択（必須）
Variant中のtinyAVR-2 20pin ATtiny1626 (16KiB+2KiB)を選択（必須）
Clock中のInternal 10 MHzを選択（任意）
BOD Mode中のBOD Enabledを選択（任意）
BOD Level中のLevel 1.8V (default)を選択（任意）
FUSE PF6中のUPDI and PB4 pin=RESET (tinyAVR-2 20/24pin only)を選択（任意）
Console and LED中のUART1 TX:PC2 RX:PC1 LED=PA7 (tinyAVR-2 alt)を選択（USBサイド）
- あるいはUART0 TX:PB2 RX:PB3 LED=PA7（TP1サイド）

ブードローダーを組み込む場合はTP1サイドをPC接続に使用しSW1の#3と#4はオフにしなければならない。 CN3:USBサイドはブートローダーでのスケッチアップロードに対応していない。

Arduino API対応環境

このブランチおよび前述のビルド環境は Arduino API をサポートしていない。従って一般的な多くのArduinoスケッチはサポートされていない。フルサポートを欲する場合は以下のビルド環境を用意すると良い。ただし設定可能項目は増大するので取り扱いには注意が必要。またArduino API対応と引き換えにコードがとても大きく遅くなる。

megaTinyCore - Arduino support for all tinyAVR 0/1/2-Series ->HERE

AVR_DU/EA/EB 系統への対応

AVR_EA/EB 系統の正式サポートには avrdude 7.3 以降のリリースが必要
- ただし AVR_EB の BOOTROW 書き込みには書込器側ファームウェア対応の制約がある。
AVR_DU 系統の正式サポートには avrdude 7.4 以降のリリースが必要（計画）

23/12現在、avrdude 7.2 内蔵の SerialUPDI は、AVR_DU/EA/EB 系統を正しく操作することができない。暫定的に AVR_DU/EB/EA 系統の不揮発メモリを読み書きできるプログラムライターは、UPDI4AVR、JTAG2UPDI(Clone) と PICkit4/5 （要 Firmware アップグレード）だけである。本SDKに付属の avrdude.conf.UPDI4AVR は UPDI4AVR および JTAG2UPDI(Clone) でのみ正しく動作する記述であることに注意されたい。

AVR_DU/EB系統のメモリマップ変更

AVR_DU/EB系統では新たな不揮発メモリとしてBOOTROWが設定された。これは 64byteのFlashメモリにしてFUSEに追加された保護ビットによりフラッシュ消去と連動消去するか保護されるか選べるものである。そしてその配置アドレスは従来のSIGNATURE領域を指している。

Symbol	tinyAVR / megaAVR	AVR_DA/DB/DD/EA	DU/EB
SIGNATURES_START / SIGNATURE_0	0x1100	0x1100	0x1080
USER_SIGNATURES_START (USERROW)	0x1300	0x1080	0x1200
BOOTROW_START (BOOTROW)	-	-	0x1100

このためBOOTROWに本来のSIGNATUREの内容が転写されており、かつFUSEで消去保護がされているならば、 AVR_EA以前とは互換性があるように振る舞う。 2023/10時点での最新の avrdude.conf (GitHUB) は、この互換性を期待した記述であることに注意されたい。

BOOTROWとSIGNATUREを共に0x1100とし、 -U bootrowでアクセスできるようにしている。一方でUSERROWは0x1080のままであるため正常に処理できない。 PRODSIGもBOOTROWから読み出される。

一方で本リポジトリに付属の avrdude.conf.UPDI4AVR での配置アドレス指定は、 AVR_DU/EB ネイティブである。これはBOOTROWを特殊ではないメモリアクセスと、 USERROWへの正しいメモリアクセスを保証する。

前述の表の通りに記述されており、 BOOTROWとSIGNATUREは別の領域である。 PRODSIGもSIGNATUREの次アドレスから正しく読み出される。

AVR_EA 系統の制約

FUSE_SYSCFG0.CRCSRC を既定値の NOCRC 値以外に変更してはならない。初期生産ロット(B1)は回路の不具合により正常な動作をしない。この不具合は二次生産ロット(B2)以降で解消されている。

AVR_EB 系統の制約

初期生産ロット(A0)は、LOCK.KEY または FUSE.PDICFG を既定値以外に変更すると、以後の UPDI NVMPROG 制御が（HV制御と無関係に）全面的に困難または不可能となる。これは公開データシートの記述と異なる挙動である。
FUSE_SYSCFG0.CRCSRC を既定値の NOCRC 以外に変更してはならない。初期生産ロット(A0)は回路の不具合により正常な動作をしない。
HV制御の推奨投入電圧が 7.5V に変更（低下）した。RESET/PF6 パッドの絶対定格は 8.5V なので、AVR_DD 用に設計された HV制御回路では電圧が高すぎる恐れがある。

SERIAL/UPDI-MANAGER(SUM)

SERIAL/UPDI-MANAGER(SUM)は、SerialUPDIプログラム機能を混載した UARTパススルー対応 USBシリアル変換アダプタだ。高度な機能は持たないが、UPDI4AVR に近い操作性を低コストで提供する。

UARTパススルーと tinyAVR リセット機能（URP）を専用FWで実現している。
対応する AVRDUDE は、v7.3以降を推奨（v7.1以降も一部制約付きで使用可能）
pymcuprg も使用可能（UPDI固定モード使用時）
ハードウェアの制約により、HV機能には非対応。
AVRDUDE の実装上の都合により -Dによる部分領域書き換えは非対応。

24/04/21 現在のFWバージョンは、FW2401Aである。

更新履歴

0.3.0 (24/11/06)
- AVRDUDEを8.0-arduino.1に更新。
- toolchainを7.3.0-avr8-gnu-toolchain-241029に更新。
0.2.14 (24/06/17)
- 各ファイルの MITライセンスリンク対応
- UPDI4AVR: AVRDUDE>=8.0対応の微修正（24/08/22）
0.2.13 (24/05/12)
- 7.3.0-avr8-gnu-toolchain-240510に更新。
0.2.12 (24/04/29)
- 動作確認済に AVR64DU28 を追加。
0.2.11 (24/04/21)
- 動作確認済に AVR128DB28、AVR64DD28 を追加。
- SERIAL/UPDI-MANAGER(SUM) のファームウェア対応を同梱。
0.2.10 (24/01/16)
- 7.3.0-avr8-gnu-toolchain-231214に更新。
  - AVR64DU28/32 に暫定対応。
  - 動作確認済に AVR64EA32、 AVR64EA48、 AVR16EB32、ATtiny1627, ATtiny416 を追加。
0.2.9 (23/12/08)
- 制御困難デバイスに対するリセット処理の調整。
0.2.8 (23/11/24)
- 7.3.0-avr8-gnu-toolchain-231113に更新。
- UPDI4AVR Firmware をUPDI4AVR_FW634Bに変更。
  - AVRDUDE 7.3仕様に準拠。
  - HV制御は添付のavrdude.conf.UPDI4AVRを使用した場合に有効。
0.2.7 (23/10/18)
- dryrunを書込器選択に追加。
- avrdude.conf参照ルールの変更。
  - arduino/UPDI4VAR/TPI4AVR/dryrunを書込器に指定した場合のみ、ローカルの特別な設定ファイルを参照する。それ以外は規定の（tools/avrdude/etc内の）avrdude.confを参照する。
  - この変更により、AVR_EA系統のようにまだ他の書込器で未対応／未検証のパーツ設定が分離された。
0.2.6 (23/10/16)
- 7.2-arduino.1に更新。
- 7.3.0-avr8-gnu-toolchain-231004に更新。
0.2.5 (23/10/09)
- AVR_EB系統の対応準備
- avrdude.conf.updi 記述を avrdude 7.1 準拠に改正
- 前述に対応したNVM制御の修正
- 規定の動作主クロックを10Mhz→20MHzに変更
  - 4.5V未満でのNVM書換は未だ可能であるが非推奨とする
0.2.4 (23/09/09)
- 7.3.0-avr8-gnu-toolchain-230831に更新。
- programmers.txtを改正。
  - SerialUPDIの-xrtsdtr=Highオプションを有効化。
0.2.3 (23/07/09)
- 7.3.0-avr8-gnu-toolchain-230628に更新。
0.2.2 (23/05/23)
- 7.1-arduino.1に更新。
0.2.1 (23/04/29)
- AVR_DA初期ロット(RIVID=A6/A7)対応
0.2.0 (23/04/10)
- 新規公開

許諾

各構成要素はそれぞれ異なる配布ライセンスに属する。条件はそれぞれの規約に従う。

BSD License
- avr-libc
GNU General Public License v2.0
- avr-gcc
- avrdude
MIT License
- other original document and code

著作表示

Twitter: @askn37
BlueSky Social: @multix.jp
GitHub: https://github.com/askn37/
Product: https://askn37.github.io/

Copyright (c) askn (K.Sato) multix.jp
Released under the MIT license
https://opensource.org/licenses/mit-license.php
https://www.oshwa.org/

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対象AVR

[megaAVR] tinyAVR-0/1/2

[megaAVR] megaAVR-0

[modernAVR] AVR DA/DB/DD/DU/EA/EB

導入方法

ボードマネージャー設定

ファームウェアアップデート（推奨される手順）

UPDI4AVRのファームウェアバージョン確認方法

UPDI4AVR Software との相違

ファームウェアビルド＆アップロード

カスタムファームウェア

Arduino API対応環境

AVR_DU/EA/EB 系統への対応

AVR_DU/EB系統のメモリマップ変更

AVR_EA 系統の制約

AVR_EB 系統の制約

SERIAL/UPDI-MANAGER(SUM)

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