通过 Arduino IDE 在虚拟串口上上传 Arduino 代码

Question

我下载了几个提供虚拟 COM 端口的软件。这些 COM 端口确实出现在 Device Manager 中，并且可以从 Arduino IDE 菜单工具 -> 串行端口 -> COM3 中选择上传。它开始上传并达到 90%，然后它要么超时，要么什么都不做。

我想上传到虚拟 COM 端口，这样我就可以在另一个程序中读取编译输出文件。我根本不想使用我的 Arduino，也不想在上传时手动获取详细的输出文件。当我在真正的 Arduino 上上传时，不会发生此问题。

应用程序应该可以在所有平台上运行。这项任务在 Linux 上似乎很容易，而我在 Windows 上面临着上述问题，任何有关 Mac 的帮助也会很有用。

该应用程序将成为硬件模拟和可视化的教育工具，旨在为用户提供比其他模拟器更多的动手体验。因此，这可能会让您了解我为什么要这样做。

我该如何开始？

Answer 1

我想您可能会假设将代码上传到 Arduino 是一种单向通信：这就像将草莓放入搅拌机中，然后出现 Daquiri。如果这是真的，您可以将 IDE 转储到串行端口的任何内容保存到文件中，然后您就有了一个 Arduino 二进制文件。 （如果对细节不感兴趣，请跳至 TL;DR。结果：这个假设不正确）。

单向通信假设并不完全正确：Arduino上有一个程序（称为“abootloader”）负责与程序员进行通信（“programmer”：对Arduino进行编程的程序，假设它现在是 Arduino IDE）。在最“自然”的状态下，Arduino CPU 无法跨串行线路进行编程。相反，这些芯片通过system programming (ISP) 或via JTAG 协议进行编程。引导加载程序是在 Arduino CPU 上运行并通过串行端口加载草图/程序的程序。该程序在启动时运行，并通过串行端口查找编程命令。

如果它发现程序员正在尝试传递编程信息，它将读取来自串行链路的已编译 Arduino 二进制文件，将其存储在闪存中，通过串行链路将其发送回以进行验证，如果一切正常成功，退出并启动存储的草图。如果串口上没有出现编程信息，也就是说，没有程序员在尝试编写新的草图，那么引导加载程序会简单地退出并启动已经存储在闪存中的程序。

TL;DR：为了在您的串行端口上实现一个伪 Arduino，您必须编写一些程序来模拟虚拟串行端口另一端的 Arduino（引导加载程序）。因此，当程序员/IDE 对 Arduino 说“你在吗？”时你的程序会回答“是的！”，就像 Arduino 一样。

默认的 Arduino 引导加载程序是 STK-500 compatible：这意味着它实现了 STK-500 命令 - 可以找到 here 的参考。如果您决定这样做，那么最简单的方法可能是从现有的引导加载程序开始，例如 Arduino's 或 AdaFruit's（还有其他），然后对其进行修改。这样的引导加载程序应该已经实现了所有命令，并且由于它是用 C 编写的（我不会选择程序集引导加载程序来修改:)，所以修改起来应该很容易。

或者，您可能会认为 STK-500 难以实施。如果是这种情况，您可以使用Avrdude 支持的任何编程器协议：Avrdude 是用于编程 AVR 芯片的程序，而 Arduino IDE 内部使用 Avrdude 将草图发送到 Arduino。如果您这样做，那么您必须更改您正在使用的程序员的 Arduino IDE 中的设置。

我个人认为兼容 STK-500 是最好的选择，但是YMMV。