LinkIt Smart 7688 Duo 之 Arduino COM埠閃退篇

本文將說明LinkIt Smart 7688 Duo 的 Arduino COM port 常見的問題與處理方式 文：Ted Lee李俊德  個人CC授權發布於CAVEDU blog [1]

延伸閱讀：LinkIt Smart 7688 Duo-Wi-Fi 掛點急救篇

  Q：我的7688 Duo（以下簡稱7688D）在Arduino IDE上時常行蹤飄忽不定，有時會在燒錄Arduino草稿碼（sketch）（以下簡稱Arduino程式）之前找不著指定的COM埠（port），有時程式燒到一半它就不見了。更糟的是，還會有程式順利燒好了，原本配置的埠卻也不見，再也找不到？ A： 問題思考　在探究問題的根源之前，我們需要先了解Arduino程式如何在7688D上執行的整個過程，將之整理為圖1。 以Arduino IDE寫好的程式對作業系統來說皆屬於應用程式的性質，此類應用程式會呼叫作業系統的系統服務（system services），並透過驅動程式將此程式傳到Arduino晶片上。Arduino晶片上的啟動程式（bootloader），以啟動程式簡稱）會將之載入內部的記憶體後不斷地重覆執行（Arduino程式會循環地執行loop()副程式區塊（block）內的程式碼）。 因此，先排除硬體故障和作業系統錯誤的可能性（可用另一片正常的Arduino交叉測試）與Arduino程式的撰寫錯誤（可找另一可執行無誤的程式替換），我們可以合理懷疑都是驅動程式或啟動程式「惹的禍」！

圖1：Arduino程式在7688D上從燒入到執行的一連串過程[2]

  本問題的解法有三[3]： 一. 重置MCU　如開發手冊（Developer's Guide）的3.1節所述，按下MCU重置鈕（MCU Reset Button） 後讓ATmega32U晶片重新啟動（reboot）。

圖2：重置MCU

二. 重灌驅動程式　在Windows作業系統的裝置管理員（device manager）內確認7688D的驅動程式是否運作正常。如果異常，請参考本文的「複習」一節重新再安裝一次適合您電腦作業系統版本的驅動程式。

圖3：可從裝置管理員中確認7688D驅動程式是否正確被作業系統識別（recognize）。[4]

補充說明：在您玩7688D時是否曾注意到這個COM埠，有時名稱是B（啟動程式COM埠）、有時卻出現G（一般COM埠）呢？原因是這樣的：

1. 啟動程式COM埠：這個COM埠是由ATmega32U4上的啟動程式提供。它出現的時機有二：
   1. 當使用者剛重新燒錄ATmega32U4的啟動程式但還未燒錄Arduino程式時，這個COM埠會出現。
   2. 當使用者快速按兩下MCU重置鈕時，此COM埠會短暫出現後才切換到Arduino程式提供的COM埠。
2. 一般COM埠：這個COM埠由Arduino程式提供（使用者本身沒有寫它，但Arduino函式庫（library）一定會連結）。如果Arduino程式錯誤或寫壞記憶體時，這個COM埠就可能會消失。

  三：重裝啟動程式：使用AVRDUDE（AVR Downloader/UploaDEr）套件這個命令列工具（command line tool）將啟動程式重新到ATmega32U的快閃記憶（flash momory）中[5]。

1. 將Caterina-smart7688.hex（通常放在C:\Users\使用者名稱\AppData\Local\Arduino15\packages\LinkIt\hardware\avr\0.1.6\bootloaders\caterina\之下）複製到USB隨身碟（handy drive）。
2. 將此隨身碟（以USB-A1稱之）插到7688D上。
3. 使用Putty工具以SSH（Secure Shell）方式連入7688D後（注意：使用SSH連線時你的電腦和7688D需在同一網段下），下達：

avrdude -p m32u4 -c linuxgpio -v -e -U flash:w:Caterina-smart7688.hex -U lock:w:0x0f:m 其中各參數[6] 說明如下： -c：程式代號（programmer-id）。linuxgpio：Linux GPIO（General Purpose Input／Output，通用輸出／入）組態（configuration） -p：零件編號（part no）。m32u4 表示 ATmega32U4 -U：執行記憶體操作 -e：清除（erase） -v：詳列的輸出訊息（verbose）

4. 成功重燒妥啟動程式的畫面如圖4所示：

圖4：以AVRDUDE指令重燒啟動程式的成功畫面。

複習（review）開發環境（development environment）設定（setup） 根据MTK（MediaTek，聯發科）的線上版開發手冊之第2小節預先準備好後續的開發環境：

1. 將韌體（firmware）的版本更新（update）到最新版（筆者撰稿時為9.3）。
2. 安裝6.4版的Arduino IDE。
3. 在開發板管理程式（board manager）內指定JSON格式的擴充套件（package）下載網址（http://download.labs.mediatek.com/package_mtk_linkit_smart_7688_index.json），以安裝7688D识別資訊。
4. 驅動程式安裝：
   • Windows 7：從 http://download.labs.mediatek.com/mediatek_linkit_smart_7688_duo-windows-com-port-driver.zip下載後解压縮，在inf档案上按滑鼠右鍵選安擇安裝（請無視Windows的安全性警告，強迫安裝即可）。
   • Windows 8：請先停用驅動程式強制的數位簽章（signature），再重覆上述在Win 7系統的安裝步驟即可完成。其中，停止數位簽章的方法[7]詳列如下：
5. 將滑鼠移到桌面右上角，選擇設定齒輪。
6. 在設定選單中點撃變更電腦設定。
7. 在電腦設定選單中點撃：一般®進階設定®立即重新啟動。
8. 在選擇選項選單中點撃疑難排解。
9. 在疑難排解選單中點撃進階選項。
10. 在進階選項選單中點撃啟動設定。
11. 在啟動設定選單中點撃重新啟動。
12. 重新開機後，在啟動設定選單中點撃7) 停用驅動程式強制簽章。然後電腦會自動重新開機。
    • Windows 10：7688D驅動程式已內建，但需額外設定（第一次將7688D接到電腦時設定妥即可）。
13. 連接7688D與電腦。
14. 在700毫秒（ms）[8]內快速按压MCU（Micro Controller Unit，微控制單元）[9]重置鈕二次。
    • Ubuntu：和Windows 10同，驅動程式已自動被掛載到（mount）在/dev目錄下的ttyUSBx（類UNIX（UNIX-like）的檔案系統（file system）規定所有週邊的硬體裝置（peripheral devices）皆以檔案（file）的方式存放在/dev（device）內）。其中，數字x在不同機器上會顯示不同的值。
    • OS X：Apple Mac上的作業系統OS X也是從UNIX某個版本修訂而來的。因此，同上述的Ubuntu，7688D的驅動程式會被掛載到/dev/tty.usbmodemxxxx。其中，數字xxxx在不同機器上出現不一樣的數值。

  [1] 六種授權條款。 [2] MT7688AN的韌體（firmware）會在開機時期將OpebnWrt載入到7688D的記憶體內執行。因本問題發生在ATmega32U的使用，為了清晰起見，在圖1中並未繪出。 [3] 就筆者在晶片廠工作的實務經驗，當晶片在準備量產（mass production）階段如遇有臭蟲（bug），通常會尋求軟體補丁（software patch），例如：驅動程式改版（revision）、韌體升級（upgrade）、…等等。如有軟體無法避免的瑕疵（defect），才會排入最新一期的硬體更新（update）時程（schedule）考量之中。 [4] 圖片來源：http://www.slideshare.net/NissinAllelujahnissin/linkit-smart-7688-duo-and-mcs-basics。 [5] http://labs.mediatek.com/site/global/developer_tools/mediatek_linkit_smart_7688/training_docs/arduino/duo_update_arduino_bootloader/index.gsp或Gitbook知識庫的11.2節。 [6] http://www.nongnu.org/avrdude/user-manual/avrdude_4.html。 [7] 此連結連到MTK原廠的英文版開發手冊。因筆者手邊無安裝Win 8的電腦，故無法擷取實際系統的中文操作畫面，讀者亦可参考Hello著作中圖文並茂的解說：win8.1 停止強制數位簽章。 [8] 即700×10^-3=0.7秒。 [9] 即為7688D內封裝的編号為ATmega32U4之Arduino控制晶片。