ATmega328PBをCrossPack for AVRから書き込む

はじめに

旧Atmel社(現在はPICを擁するMicrochip社に買収)のアーキテクチャ、AVRの中でもATmega328系列はArduino Unoで採用されているなど特によく使われるマイコンと言えます。

DigikeyではATmega328PBは無印やP付きよりも安価に販売されており(2018年5月16日現在で32TQFPが161円程度)入手性が高いのですが、mega328Pとmega328PBは若干機能が異なる型番であり、当然Signature(後述)も異なるため、avrdudeにおいては互換性がありません。
さらにいうとHomebrewでインストールされる最新版のCrossPack for AVR(2013-12-16)ではデバイス自体が定義されておらず、-Fオプションで識別子を無視することでしか書き込みできません。
今回は安心してavrdudeでmega328PBを扱える方法をまとめました。

mega8系のマイコンまとめ

ATmegaシリーズの32ピンの型番(mega8,48,88,168,328)はフラッシュ容量や一部機能などが異なりますが、基本的にはピン配置などの互換性があります。
mega328PBはmega328Pの機能に加えてMicrochipのQTouch(静電容量タッチセンサ)機能の他一部I/Oの増強が行われています。
詳細についてはこのドキュメント にまとめられれています。

型番	Signature	PORTE	QTouchコントローラ	消費電流＠1MHz,1.8V,25°C
ATmega328P	1E 95 0F	-	-	0.2 mA
ATmega328PB	1E 95 16	✓	✓	0.24 mA

mega328Pのレジスタアドレス等はそのままmega328PBに引き継がれているため、ファームウェア自体については完全に後方互換性があります(コンパイル済みのプログラムをそのまま書き込める)。
ただし、mega328Pで電源/ADCに割り当てられていたピン(VccとGND1組とADC6,7)がPORTEに拡張されているため、mega328P用に設計した回路にmega328PBを実装する場合は、PORTEの出力設定を誤って短絡させないように注意が必要です。

avrdudeの新規デバイス追加方法

avrdudeでは付属しているavrdude.conf内で定義されているデバイスのみを使用できます。
これに以下を追記してmega328PBを追加します。
(普通にHomebrewでインストールすると/usr/local/CrossPack-AVR/etc/avrdude.confに配置されますが、直接編集せずに適当な場所にコピーして編集するほうが無難です)

(省略)

part parent "m328"
    id          = "m328p";
    desc        = "ATmega328P";
    signature       = 0x1e 0x95 0x0F;

    ocdrev              = 1;
;

# 以下を追加
part parent "m328"
 id        = "m328pb";
 desc      = "ATmega328PB";
 signature = 0x1e 0x95 0x16;
 ocdrev = 1;
;
# 以上を追加

(省略)

ocdrevはAtmelのツール内で使用される何からしいですが、詳細は不明なのでとりあえずATmega328Pと同じ値に設定します。

オリジナルのavrdude.confを編集した場合はこれでatmega328pbが使用できます。
コピーしたファイルを編集した場合は以下のように-Cオプションでパスを指定することが必要です。

(bash)

$ avrdude -P usb -c your-favorite-writer -p atmega328pb -C /path/to/avrdude.conf -U flash:w:program.hex # 書き込み

おまけ: Makefile

結果的に、avrdudeではatmega328pbを指定して書き込みを行いますが、コンパイルは引き続きatmega328pを指定することなります。
私は以下のようなMakefileを使用しています。

Makefile

DEVICE     = atmega328p
DEVICE_WR  = atmega328pb
CLOCK      = 8000000
MAIN       = main
OBJECT     = $(MAIN).o
WRITER     = avrispmkii
CONFIG     = avrdude.conf

COMPILE = avr-g++ -std=c++11 -Wall -Os -DF_CPU=$(CLOCK) -mmcu=$(DEVICE)
AVRDUDE = avrdude -P usb -c $(WRITER) -p $(DEVICE_WR) -C $(CONFIG)

all:    $(MAIN).hex

.cpp.o:
    $(COMPILE) -c $< -o $@

clean:
    rm -f $(MAIN).hex $(MAIN).elf $(OBJECT)

$(MAIN).elf: $(OBJECT)
    $(COMPILE) -o $(MAIN).elf $(OBJECT)

$(MAIN).hex: $(MAIN).elf
    avr-objcopy -j .text -j .data -O ihex $(MAIN).elf $(MAIN).hex
    avr-size --format=avr --mcu=$(DEVICE) $(MAIN).elf

flash:
    $(AVRDUDE) -U flash:w:$(MAIN).hex