Attiny85 usb 보드 펌웨어 업그레이드!!

사전 준비물

컴퓨터로 스케치 업로드가 가능한 모든 아두이노 (아마?)
약간의 점퍼케이블 (정확히는 6개)
아래 사진에 나온 Digispark USB Development Board

*글에서 ISP는 In-System Programming를 의미합니다.

Atmel사에서 출시된 마이크로컨트롤러이다.
AVR microcontroller 중에서 아두이노에서 사용하는 ATmega 칩보다 전반적으로 사양이 낮은 것이 특징이며, 그에 걸맞게 대체로 크기가 작은 것 또한 특징이다.
이번 글에서 사용할 attiny 칩은 attiny85 칩셋이며 편의를 위해 digispark사에서 설계한 보드를 기반으로 나온 중국산 클론 보드를 이용할 것이다.
해당 보드는 pcb를 usb A type으로 설계해 컴퓨터에 바로 연결할 수 있다는 특징이 있다.

이 포스팅에서 수행할 작업

digispark사의 정품, 중국산 copy 둘 다 펌웨어 버전이 제각각이다.
나중에 설명할 펌웨어 최신버전은 2.6 이지만 정품의 경우 1.02, 중국산의 경우 아예 펌웨어가 없는 경우도 존재한다.
따라서 정품, 카피 구분없이 펌웨어을 2.6 버전으로 업그레이드 할 것이다.

arudion를 ISP로 설정
ISP를 이용해 Micronucleus V2.6를 보드에 업로드
digispark USB driver Install
예제 프로젝트를 보드에 업로드하여 정상 작동 확인

사용할 펌웨어 Micronucleus에 대하여

우선 사용할 저 신기한 보드에 대해 조금 더 알아야한다.
usb 포트가 존재하지만 usb를 위한 별도의 하드웨어가 없다.
엥? 그럼 usb는 왜 있을까?
attiny85 칩셋이 v-usb를 지원... 아니 atmel사의 거의 모든 AVR이 v-usb 기능을 지원하기 떄문에 존재한다.
무려 디지털포트를 이용해 usb를 소프트웨어적으로 지원한다.
이 v-usb를 이용해 프로젝트를 ISP 없이 업로드 할 수 있는데, 이를 지원해주는 펌웨어가 Micronucleus이다.

간단하게 설명하면 usb를 프로그래밍 할 수 있는 방식이 2가지인데,

ISP를 이용하여 보드 메모리에 직접 프로그래밍하는 방식
Micronucleus를 부트로더로 업로드하여 보드에 v-usb 지원을 추가하고 usb로 업로드하는 방식

각각 장점과 단점이 있다.
1번의 경우 ISP를 연결하는 수고를 해야되는 반면 attiny85 프로그래밍 메모리를 전부 이용할 수 있다.
2번의 경우는 ISP를 연결하는 대신 usb로 간단하게 프로그래밍이 가능해지는 반면 일부 프로그래밍 메모리를 펌웨어인 Micronucleus에게 내줘야한다.
이렇게하는 경우 편리하지만 큰 프로그램을 업로드하는 경우 제약이 존재한다.

암튼 펌웨어를 올리기로 결정한 이상 이 포스터는 2번을 수행하는 방법에 대해 설명하겠다.

아마도 나중에 "attiny85 without microncleus" 같은 글을 쓸 수도 있지 않을까?

아두이노를 ISP로 만들기

사실 이 단계는 AVR ISP mkⅡ 같은 물건이 있으면 필요없다.
하지만 나는 학생이고 못해도 2만원선인 ISP를 구매하기 어렵ㄷ~~기보단 아직 살 명분을 못 찾은것 뿐~~ㅏ.
따라서 누구나 집에 하나쯤은 있는 (?) 아두이노를 이용해 임시 ISP로 이용해보자.
(사실 집에 없어도 왠만한 중고등학교 어딘가엔 굴러다니는게 아두이노 아닌가?)

컴퓨터에 아두이노를 연결한다.
arduino IDE를 열고 File > Examples > 11.ArduinoISP > ArduinoISP를 선택한다.
아두이노 보드에 샘플 스케치를 업로드한다.

이제 아두이노는 마치 ISP처럼 작동된다.

arduino와 attiny85 간의 와이어링

ATtiny85 pin	Arduino Pin	Role
5V	5V	VCC
GND	GND	GND
P5	10	Reset
P0	11	MOSI
P1	12	MISO
P2	13	SCK

미리 준비해둔 점퍼 케이블로 잘 연결해주면 된다.

필수 파일 다운로드

https://github.com/micronucleus/micronucleus의 firmware/releases/t85_default.hex 파일이 필요하다.
다음 링크에서 다운 받을 수 있다.

avrdude로 firmware 굽기

"C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\tools\avr/bin/avrdude" ^
-C "C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\tools\avr/etc/avrdude.conf" ^
-v -pattiny85 -cstk500v1 -PCOM6 -b19200 ^
-Uflash:w:"%USERPROFILE%\Downloads\micronucleus\firmware\releases\t85_default.hex":i ^
-U lfuse:w:0xe1:m -U hfuse:w:0xdd:m -U efuse:w:0xfe:m

*cmd 명령어 줄바꿈은 ^(caret)를 이용한다. 여담으로 pwsh은 `(backtick)

arduino IDE 설치할때 같이 다운되는 avrdude를 사용하는데 위의 명령어에서 "%USERPROFILE%\Downloads\micronucleus\firmware\releases\t85_default.hex" 부분은 다운받은 t85_default.hex 파일이 위치한 경로로 대체하여 주자
또한 -PCOM6 옵션은 ISP로 설정한 아두이노의 포트 숫자로 바꿔주면 된다.
나의 경우 COM6가 아두이노이기 때문에 -PCOM6로 설정했다.

이제 전부 끝났다.
약간 수정한 명령어를 CMD에서 실행하면 firmware 업로드가 진행되고 다음과 같은 글씨가 나타나면 성공이다.

.
.
avrdude: input file 0xfe contains 1 bytes
avrdude: reading on-chip efuse data:

Reading | ################################################## | 100% 0.00s

avrdude: verifying ...
avrdude: 1 bytes of efuse verified

avrdude: safemode: lfuse reads as E1
avrdude: safemode: hfuse reads as DD
avrdude: safemode: efuse reads as FE
avrdude: safemode: Fuses OK (E:FE, H:DD, L:E1)

avrdude done.  Thank you.

여기까지 성공했다면 2.6 버전 설치에 성공한 것이다.
또는 위에서 펌웨어 파일만 수정해 다양한 옵션이 활성화된 https://github.com/ArminJo/micronucleus-firmware의 스피드로더 펌웨어를 시도할 수도 있고, digispark에서 공식지원하는 마지막 버전인 micronucleus 1.02로 다운그레이드 할 수도 있다.

digispark USB driver install

https://github.com/digistump/DigistumpArduino/releases에서 Digistump.Driver.zip 다운로드
압축해제
Install Drivers.exe 실행 및 설치

이제 드라이버는 설치됬다.
arduino IDE에 약간의 설정을 하면 코드를 v-usb을 이용해 업로드할 수 있게된다.

arduino IDE 실행
File > Preferences
Additional Boards Manager URLs에 http://digistump.com/package_digistump_index.json 추가
OK 클릭
Tools > Board > Boards Manager...
digistump 검색 후 Digistump AVR Boards 설치

설정은 끝이다.
태스트 코드를 업로드하여 보자.

Keyboard로 "HelloWorld" 적는 프로그램 업로드

스케치를 하나 만들고 다음 코드를 입력하자.

#include "DigiKeyboard.h"
 
void setup() {
  pinMode(1, OUTPUT);
}
 
void loop() {
 
  DigiKeyboard.update();
  DigiKeyboard.sendKeyStroke(0); //구형장치 호환성 유지용
  DigiKeyboard.delay(500);
  DigiKeyboard.println("HelloWorld");
  DigiKeyboard.delay(1000);
  DigiKeyboard.println("HelloWorld");
 
  for(int i=0; i<=10; i++) {
    digitalWrite(1, HIGH);
    DigiKeyboard.delay(100);
    digitalWrite(1, LOW);
    DigiKeyboard.delay(100);
  }
}

HelloWorld를 두번 입력하고 led를 10번 깜빡이는 코드다. 업로드를 진행해보자.

Tools > Board > Digistump AVR Boards > Digispark (Default - 16.5mhz)
Ctrl + U // 코드 업로드 단축키

다음과 같은 글자가 출력되면 USB 포트에 attiny85 board를 연결해주자

Sketch uses 3194 bytes (53%) of program storage space. Maximum is 6012 bytes.
Global variables use 98 bytes of dynamic memory.
Running Digispark Uploader...
Plug in device now... (will timeout in 60 seconds)

연결 후 다음과 같이 출력되면 성공적으로 업로드된 것이다.

> Device is found!
connecting: 16% complete
connecting: 22% complete
connecting: 28% complete
connecting: 33% complete
> Device has firmware version 2.6
> Device signature: 0x1e930b
> Available space for user applications: 6650 bytes
> Suggested sleep time between sending pages: 7ms
> Whole page count: 104  page size: 64
> Erase function sleep duration: 728ms
parsing: 50% complete
> Erasing the memory ...
erasing: 55% complete
erasing: 60% complete
erasing: 65% complete
> Starting to upload ...
writing: 70% complete
writing: 75% complete
writing: 80% complete
> Starting the user app ...
running: 100% complete
>> Micronucleus done. Thank you!

업로드 직후 보드가 재연결되고 6초동안 코드업로드를 대기한다.
그 이후 다시 재연결되고 HID 모드로 동작한다.
마치 사람이 직업 입력하는 것으로 받아드리고 커서의 위치에 HelloWorld를 두번 적을 것이다.
그 후 보드에 led가 10번 깜빡거린다면 이 포스트의 모든 과정이 성공적이라는 의미이다.
또한 코드를 업로드할때 출력중 다음과 같은 부분이 있다.

> Device is found!
connecting: 16% complete
connecting: 22% complete
connecting: 28% complete
connecting: 33% complete
> Device has firmware version 2.6

직관적으로 firware version 2.6!! 이라고 알려준다.
다음 attiny 포스트는 연결즉시 프로그램이 실행되는 스피드로더를 이용해 usb rubber ducky를 만들어 볼까 한다.