ATtiny85: прошиваем мини-плату через Arduino IDE

Первый ATtiny85 я не убил током — убил нетерпением. Мигалка с delay(1000) на свежем чипе тикала раз в восемь секунд. Я перечитывал скетч, прогонял его в симуляторе — там период был честный, одна секунда. Погуглил «attiny85 delay wrong», наткнулся на слово «фьюзы» и час ломал голову, при чём тут плавкие предохранители: в чипе они ни при каком токе не сгорают.

Это были не предохранители, а конфигурационные биты: заводской ATtiny85 живёт на внутреннем генераторе 1 МГц, а скетч я собрал под 8 МГц. Все тайминги — delay, millis, скорости передачи — уехали ровно в восемь раз. В этом уроке добавим ATtiny85 в Arduino IDE, подключим его к Uno по четырём проводам, запишем фьюзы и зальём скетч — а главное, разберём ловушку, в которую я упал, чтобы вы проскочили мимо. ISP-протокол — история про настоящие провода, в браузерном симуляторе он не живёт; зато живая демонстрация ниже показывает его главный подвох во всей красе.

ATtiny85 — восьминогий AVR, в восемь раз скромнее Uno по памяти. Цифры для сравнения: 8192 байта flash против 32 768, 512 байт ОЗУ против 2048, 512 байт EEPROM — вот тут чип даже хорош. Шесть линий ввода-вывода PB0–PB5, но PB5 — это RESET, значит, свободных рук пять. Аналого-цифровой преобразователь — четыре канала, ШИМ — на PB0, PB1 и PB4. Питание от 2,7 до 5,5 вольта: чип счастливо живёт от трёх батареек или литиевой таблетки, а с пина уверенно тянет светодиод с резистором.

Чего нет — аппаратного UART. Монитор порта с ATtiny85 не работает: отладка сводится к светодиоду и его ритму. Моё мнение с границей: для счётчика, ночника, маяка или брелока восьми килобайт за глаза; для библиотек с буферами, String и Serial-логами — тесно: на 512 байтах ОЗУ один неосторожный String съедает половину памяти. Для мигалок и счётчиков это не проблема, для логов — уже компромисс, поэтому отладка здесь строится на ритме светодиода.

Стандартный набор плат Arduino про ATtiny ничего не знает — добавим ядро. Механика та же, что при установке библиотек одной кнопкой из урока про менеджер библиотек, только вместо библиотек — целый пакет плат. В Файл → Настройки → Дополнительные ссылки для менеджера плат вставьте адрес http://drazzy.com/package_drazzy.com_index.json — это ATTinyCore Спенса Конде, самый живой из поддерживаемых пакетов. Потом Инструменты → Плата → Менеджер плат, поиск «attiny», кнопка «Установить».

После установки в списке плат появляется ATtiny25/45/85 (No Bootloader). Приучите себя сразу к паре «плата + частота»: у ATtiny они выбираются раздельно, и пункт Clock — не декорация, а обещание, под которое соберётся скетч. Расплата за невыполненное обещание — та самая восьмикратная резина, с которой я начал урок.

Распиновка DIP-8: держите чип полумесяцем-ключом влево и считайте ножки против часовой стрелки. Ножка 1 — PB5 и RESET, 2 — PB3, 3 — PB4, 4 — GND, 5 — PB0, 6 — PB1, 7 — PB2, 8 — VCC. Схема подключения к Uno-программатору повторяет урок про запись загрузчика один в один: пин 10 на RESET (ножка 1), 11 на PB0, 12 на PB1, 13 на PB2, плюс 5V и GND. Приятное совпадение: PB0, PB1 и PB2 — это одновременно MOSI, MISO и SCK чипа, поэтому все четыре сигнальных провода садятся на соседние ножки. Полная карта выводов — DIP-8 по ножкам, таблица Digispark P0–P5 с USB-ловушками, где какой АЦП и ШИМ — сведена в отдельный справочник ATtiny85 распиновка: держите его под рукой при разводке платы.

Конденсатор 10 мкФ на RESET программатора обязателен и здесь — механика та же: авто-ресет при открытии порта срывает сессию. И привычка, которая дважды спасала мне вечер: перед сессией сфотографируйте макетку на телефон. Восемь ножек, четыре провода, два питания — перепутать проще, чем кажется, а фотография — самый дешёвый способ понять, что именно вы поменяли, когда чип перестал отвечать. Провода прикладывайте к ножкам чипа плотно, а не держите пальцем: у меня первый экземпляр так и не ответил, пока я не понял, что держал MISO рукой и снимал его ровно на момент чтения сигнатуры.

Порядок из трёх шагов. Первый: Инструменты → Плата → ATtiny25/45/85, процессор ATtiny85, Clock — 8 MHz (internal). Второй: Инструменты → Записать загрузчик. На ATtiny это название обманчиво: никакой загрузчик не ставится, команда записывает фьюзы — переключает внутренний генератор с заводского 1 МГц на 8 МГц — и заодно стирает чип. Третий: Скетч → Загрузить через программатор. Обычная кнопка «Загрузить» полезет в COM-порт, которого у ATtiny нет, и упадёт с ошибкой.

Теперь арифметика той ловушки. delay(1000) не измеряет секунду по часам — он считает такты, и число тактов вкомпилировано под частоту из меню. Скетч, собранный под 8 МГц, на чипе, живущем на заводском 1 МГц, растягивается ровно в восемь раз: мигалка тикает восемь секунд, а любой замер через millis() врёт с тем же коэффициентом — это мы разбирали в уроке про точные замеры. Записали фьюзы на 8 МГц — обещание меню и реальность сошлись, и время скетча стало честным.

После удачной прошивки у вас в руках самый честный ответ на вопрос «а нужна ли мне вообще большая плата»: отлаженный на Uno проект переезжает на восьминожку с минимальными правками. Схема собирается по классике из урока про светодиод на макетке: резистор, светодиод, питание — и восемь килобайт собственной электроники в кармане.

Дальше два пути. Первый — выжать автономность: sleep-режимы и watchdog — отдельная песня, но ATtiny на батарейке живёт месяцами. Второй — прошивать партиями: перекидывать четыре провода на каждый чип надоедает быстрее, чем шесть на Uno, и тут дешевле один раз купить внешний программатор — про него следующий урок. Отдельная вселенная — платы Digispark с загрузчиком micronucleus: они шьются по USB без программатора, но живут в своём ядре и отдают ему несколько килобайт. А если задержки начнут мешать отзывчивости, millis вместо delay работает и на восьми килобайтах.