Arduino IDE komunikat "A programmer is required to upload" – ATtiny85, ATmega328P, STM32, ESP32, bootloader, programator

Pytanie

A programmer is required to upload

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Komunikat „A programmer is required to upload” oznacza, że wybrana w Arduino IDE płytka (np. „ATtiny85”, „ATmega328P (Old Bootloader)”, „Generic STM32”) nie posiada aktywnego bootloadera umożliwiającego wgrywanie przez sam port USB/UART.
• Aby zapisać firmware, trzeba użyć sprzętowego programatora (ISP/JTAG/SWD/UPDI) albo polecenia „Wgraj przy użyciu programatora”.

Kluczowe punkty
• Brak bootloadera ⇒ potrzebny sprzętowy programator.
• W Arduino IDE 2.x standardowe „Upload” nie zadziała – użyj „Upload Using Programmer”.
• Sprawdź poprawność połączeń SPI/SWD/UPDI, sygnał RESET i zasilanie.

Szczegółowa analiza problemu

1. Dlaczego pojawia się komunikat

   • Bootloader to niewielki kod w pamięci Flash mikrokontrolera odbierający plik .hex przez UART/USB i programujący resztę Flash. ATtiny-x5, „czyste” ATmega328P, większość STM32 bez DFU, świeże ESP32-S2-mini w trybie strappingu itp. są fabrycznie pozbawione bootloadera. IDE, próbując wysłać szkic przez UART/USB, otrzymuje ciszę ⇒ zgłasza błąd.

2. Drogi obejścia
   a) Użycie zewnętrznego programatora (ISP/JTAG/SWD/UPDI)
   • Typowe: USBasp, USBtinyISP, AVR-ISP mkII, Atmel-ICE, ST-Link V2/V3, Segger J-Link, CMSIS-DAP, CH340/CH341 + flashrom lub pyupdi.
   • Połączenia (dla klasycznego AVR-ISP):
   MOSI↔MOSI, MISO↔MISO, SCK↔SCK, RESET↔RESET (przez 10 kΩ pull-up do Vcc), Vcc, GND.
   • W IDE: Narzędzia → Programator → odpowiedni programator, a upload wykonujemy przez Szkic → Wgraj przy użyciu programatora (Ctrl+Shift+U).

   b) Zaprogramowanie bootloadera
   • Jednorazowo wgrywamy bootloader za pomocą programatora (Tools → Burn Bootloader).
   • Od tego momentu zwykły przycisk „Upload” wystarcza, bo MCU odpowie na sekwencję reset-1200 baud lub podwójny reset (zależnie od platformy).

3. Typowe pułapki

   • Niewłaściwe taktowanie podczas ISP (MCU pracujący wewn. na 1 MHz przy 5 V może odrzucać zbyt szybkie SCK). Ustaw opcję „Slow SCK” (USBasp: zworka JP3, Atmel-ICE: 50 kHz).
   • Zła kolejność mas – wszystkie urządzenia muszą mieć wspólną masę.
   • ATtiny1616/3216 i nowsze AVR-Dx używają jednokablowego UPDI, nie klasycznego SPI. Popularne tanie programatory: serial-UPDI (CH340 + rez. 4k7) lub Atmel-ICE / MPLAB SNAP.
   • W Arduino IDE 2.x domyślny skrót Ctrl+U zawsze wywołuje protokół bootloadera; należy używać Ctrl+Shift+U.

Aktualne informacje i trendy

• Microchip sukcesywnie przechodzi z ISP/JTAG na UPDI (1-wire, 115 kbps) – tani programator to jedynie konwerter USB-UART z rezystorem.
• ARM-Cortex-M w nowszych płytkach (np. STM32G4, RP2040) ma wbudowany ROM-loader (DFU, CDC, mass-storage). Wtedy problem znika o ile linia BOOTx ustawiona jest prawidłowo.
• Coraz większa popularność open-source CMSIS-DAP v2 (klony Blackmagic, DAPLink) z natywnym debugiem SWD.
• IDE 2.x dodało wsparcie dla „on-board probe” (np. Stlink-On-Board) – aktualizacje oprogramowania programatora można wykonać z poziomu IDE.

Wspierające wyjaśnienia i detale

Przykład tabelaryczny – który programator do którego interfejsu

Analogicznie, dla pamięci I²C EEPROM często wystarcza Raspberry Pi + flashrom.

Aspekty etyczne i prawne

• Firmware może być chroniony prawem autorskim lub tajemnicą handlową; kopiowanie bez licencji narusza IP.
• W produkcji masowej należy zapewnić śledzenie wersji obrazu (traceability) – wymagane normami ISO 9001/13485, automotive IATF 16949.
• Niektóre algorytmy kryptograficzne (np. AES ≥ 256 b) podlegają ograniczeniom eksportowym Wassenaar Arrangement – sprawdź jurysdykcję.

Praktyczne wskazówki

1. Jeśli projektujesz nową płytkę: dodaj złącze programatora (6-pin AVR-ISP, 10-pin ARM-SWD, 3-pin UPDI) z wyprowadzeniem RESET.
2. Zawsze planuj dostęp do linii zasilających i masy – programator często zasila target lub wymaga 1 mA w linii VTref do detekcji poziomu.
3. Po zaprogramowaniu bootloadera przetestuj cykl reset-upload-verify; ustaw fuse BOD na 2,7 V lub 1,8 V by uniknąć „zbrickowania” przy słabym zasilaniu.
4. W produkcji seryjnej rozważ gang-programator (np. IS03, BPM 5100) – skraca czas takt. linii SMT.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Niektóre chińskie klony USBasp mają przestarzały firmware bez obsługi nowych układów; zaktualizuj do wersji 1.06-RC lub użyj Zadig by ustawić sterownik libusb-win32.
• Nadmierna długość przewodów (>20 cm) przy 3,3 V może powodować odbicia SCK; gdy pojawią się błędy verify, obniż prędkość lub przytnij taśmę.
• Przy ISP 12 V „high-voltage” (ATtiny13/24/45/85) wymagany jest dedykowany programator HV, jeżeli LOCK-fuse wyłączył RESET.

Sugestie dalszych badań

• Zapoznaj się z projektem pyupdi (GitHub) – minimalny koszt programowania nowych AVR.
• Sprawdź OpenOCD + CMSIS-DAP dla debugowania czasu rzeczywistego (RTT, SWO).
• Rozważ integrację test-fixture (bed-of-nails) z gang-programatorem dla automatyzacji produkcji.
• Prześledź AppNote Microchip „AVR910” (zdalne ISP) i „DS50002754” (UPDI protocol spec).

Krótkie podsumowanie

Komunikat „A programmer is required to upload” to sygnał, że płytka nie odpowiada na protokół bootloadera. Rozwiązanie to:
1) podłączyć sprzętowy programator, ustawić go w IDE i wgrać kod przez „Upload Using Programmer”, lub
2) jednorazowo zapisać bootloader (również z użyciem programatora), a potem korzystać z klasycznego „Upload”.
Dobór interfejsu (SPI, SWD, UPDI) i konkretnego programatora zależy od rodziny MCU. Zachowanie właściwej topologii połączeń, poziomów napięć i prędkości zegara programowania gwarantuje stabilne, powtarzalne wgrywanie firmware’u zarówno w prototypie, jak i w produkcji seryjnej.