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[Docs] RESET -> QK_BOOT (#18365)
2022-09-15 01:03:55 +01:00

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刷写指引及Bootloader资料

用于键盘的bootloader有很多种，几乎每一种都在使用私有的刷写协议及工具。幸运的是，形如QMK工具箱这样的工程目标就是尽量支持这些工具，本文会探讨各种bootloader的差异，以及可用的刷写方案。

针对基于AVR的键盘，QMK会自动检查所要刷写的 .hex 文件大小是否与在 rules.mk 中设置的 BOOTLOADER 值所匹配，同时会输出字节大小信息（及最大限制）。

同时也可以使用CLI工具刷写键盘，执行：

$ qmk flash -kb <keyboard> -km <keymap>

更多信息参见文档qmk flash。

Atmel DFU

Atmel系列的DFU bootloader默认配备在所有USB AVR系列上（16/32U4RC除外），广泛用于一些PCB上具备私有集成电路模块（IC）的键盘上（老款OLKB、Clueboards等）。有些使用的是LUFA实现的DFU bootloader，或是QMK的分支版本（新款OLKB），后者对硬件功能进行了扩充加强。

为保证对DFU bootloader的兼容性，请确保在 rules.mk 中存在如下部分内容（可选的值还有 lufa-dfu 或 qmk-dfu）：

# 选择Bootloader
BOOTLOADER = atmel-dfu

兼容的刷写工具：

刷写过程：

  1. 使用如下任一方式进入bootloader模式：
    • 点击 QK_BOOT 键码
    • 如果PCB上有 RESET 键，点击之
    • 快速短接一下RST到GND
  2. 等待操作系统识别到设备
  3. 清空flash存储数据（如果使用QMK工具箱或CLI的 make会自动进行）
  4. 将.hex文件刷写进去
  5. 重置设备进入应用模式（如上，会自动进行）

QMK DFU

QMK维护了一个LUFA DFU bootloader的分支版本，其可以进行一次矩阵扫描来退出bootloader进入应用模式，同时会让LED闪烁或蜂鸣器响一声。若要启用该功能，将以下定义添加到 config.h：

#define QMK_ESC_OUTPUT F1  // COL pin if COL2ROW
#define QMK_ESC_INPUT  D5  // ROW pin if COL2ROW
// 可选:
//#define QMK_LED E6
//#define QMK_SPEAKER C6

目前来讲不推荐将 QMK_ESC 键设置成与Bootmagic同一个键，否则按下该键时只会让MCU在bootloader模式上反复进出。

制造商及型号字符串自动从 config.h 中获取，并会在型号后追加 " Bootloader"。

要生成该bootloader，需指定 bootloader 构建目标，即 make planck/rev4:default:bootloader。要生成可部署到正式产品的.hex文件（同时包含QMK及bootloader），使用 production 构建目标，即 make planck/rev4:default:production。

make 构建目标

  • :dfu: 每5秒检测一次直到发现可用的DFU设备，然后进行固件刷写。
  • :dfu-split-left 和 :dfu-split-right: 同 :dfu 一样会刷写固件，但额外地会设置手性设置到EEPROM中，对于基于Elite-C的分体式键盘这是理想的方法。

Caterina

Arduino及其仿制板使用Caterina bootloader或某种变体（使用Pro Micro或其仿制芯片、Pololu A-Star等构建的所有键盘），并基于虚拟串口使用AVR109协议进行通信。

为确保对Caterina bootloader的兼容性，请添加如下代码块至 rules.mk：

# 选择Bootloader
BOOTLOADER = caterina

兼容的刷写工具：

  • QMK工具箱 （推荐的图形化工具）
  • avrdude QMK中须基于 avr109 编程器 / :avrdude 构建目标 （推荐的命令行工具）
  • AVRDUDESS

刷写过程：

  1. 使用如下任一方式进入bootloader模式（进入该模式后只有7秒时间可以刷写；一些型号需要你在750ms内重置两次）：
    • 点击 QK_BOOT 键码
    • 如果PCB上有 RESET 键，点击之
    • 快速短接一下RST到GND
  2. 等待操作系统识别到设备
  3. 将.hex文件刷写进去
  4. 等待设备自动重置

make 构建目标

  • :avrdude: 每5秒检测一次直到发现可用的Caterina设备（通过检测新COM端口），然后进行固件刷写。
  • :avrdude-loop: 同 :avrdude 一样刷写固件，但会在一个设备刷写完后再次尝试刷写。主要用于批量刷写设备。按 Ctrl+C 以终止循环检测。
  • :avrdude-split-left 和 :avrdude-split-right: 同 :avrdude 一样会刷写固件，但额外地会设置手性设置到EEPROM中，对于基于Pro Micro的分体式键盘这是理想的方法。

HalfKay

HalfKay是一款由PJRC开发的超精简的bootloader，且呈现为HID设备（因此不需要额外的驱动），在所有的Teensys，即"the 2.0"，上已经预刷写过。该bootloader目前是闭源的，因此一旦覆写（即通过ISP刷入其它bootloader）掉，就无法复原了。

为确保对Halfkay bootloader的兼容性，请添加如下代码块至 rules.mk：

# 选择Bootloader
BOOTLOADER = halfkay

兼容的刷写工具：

刷写过程：

  1. 使用如下任一方式进入bootloader模式（进入该模式后只有7秒时间可以刷写）：
    • 点击 QK_BOOT 键码
    • 如果Teensy上或PCB上有 RESET 键，点击之
    • 快速短接一下RST到GND
  2. 等待操作系统识别到设备
  3. 将.hex文件刷写进去
  4. 重置设备进入应用模式（可能会自动进行）

USBasploader

USBasploader是一款来源于Objective Development的bootloader。它通过模拟出一个USBasp ISP编程器来运行V-USB以用于一些形如ATmega328P这样的“非USB AVR芯片”。

为确保对USBasploader bootloader的兼容性，请添加如下代码块至 rules.mk：

# 选择Bootloader
BOOTLOADER = usbasploader

兼容的刷写工具：

  • QMK工具箱（推荐的图形化工具）
  • avrdude QMK中须基于 usbasp 编程器 / :usbasp 构建目标（推荐的命令行工具）
  • AVRDUDESS

刷写过程：

  1. 使用如下任一方式进入bootloader模式：
    • 点击 QK_BOOT 键码
    • 在按住 BOOT 按钮时，快速点击一下PCB上的 RESET
  2. 等待操作系统识别到设备
  3. 将.hex文件刷写进去
  4. 点击PCB上的 RESET 按钮或将RST短接至GND一下。

BootloadHID

BootloadHID是一款用于AVR微控制器的bootloader，其呈现为HID输入设备，和HalkKay很像，因此在Windows下也无需安装驱动。

为确保对bootloadHID bootloader的兼容性，请添加如下代码块至 rules.mk：

# 选择Bootloader
BOOTLOADER = bootloadhid

兼容的刷写工具：

刷写过程：

  1. 使用如下任一方式进入bootloader模式：
    • 点击 QK_BOOT 键码
    • 在按住“盐键”（salt key）时插入键盘 - 在PS2AVRGB板上，通常在MCU的A0及B0引脚上有这个按键，否则请查看键盘的使用说明。
  2. 等待操作系统识别到设备
  3. 将.hex文件刷写进去
  4. 重置设备到应用模式（可能会自动进行）

QMK HID

QMK维护了一个LUFA HID bootloader的分支版本，通过USB HID节点设备进行刷写，工作模式类似于PJRC的Teensy Loader刷写器以及HalfKay bootloader。其可以进行一次矩阵扫描来退出bootloader进入应用模式，同时会让LED闪烁或蜂鸣器响一声。

为确保对QMK HID bootloader的兼容性，请添加如下代码块至 rules.mk：

# 选择Bootloader
BOOTLOADER = qmk-hid

要启用额外的功能支持，请添加如下定义至 config.h：

#define QMK_ESC_OUTPUT F1  // COL pin if COL2ROW
#define QMK_ESC_INPUT  D5  // ROW pin if COL2ROW
// 可选:
//#define QMK_LED E6
//#define QMK_SPEAKER C6

目前来讲不推荐将 QMK_ESC 键设置成与Bootmagic Lite同一个键，否则按下该键时只会让MCU在bootloader模式上反复进出。

制造商及型号字符串自动从 config.h 中获取，并会在型号后追加 " Bootloader"。

要生成该bootloader，需指定 bootloader 构建目标，即 make planck/rev4:default:bootloader。要生成可部署到正式产品的.hex文件（同时包含QMK及bootloader），使用 production 构建目标，即 make planck/rev4:default:production。

兼容的刷写工具：

  • TBD
    • 目前只能选择使用该 Python脚本, 或从LUFA仓库中构建hid_bootloader_cli。Homebrew也许（即将）能直接支持（通过 brew install qmk/qmk/hid_bootloader_cli）。

刷写过程：

  1. 使用如下任一方式进入bootloader模式：
    • 点击 QK_BOOT 键码
    • 如果PCB上有 RESET 键，点击之
    • 快速短接一下RST到GND
  2. 等待操作系统识别到设备
  3. 将.hex文件刷写进去
  4. 重置设备进入应用模式（可能会自动进行）

make 构建目标

  • :qmk-hid: 每5秒检测一次直到发现可用的DFU设备，然后进行固件刷写。

STM32/APM32 DFU

所有的STM32及APM32 MCU系列，除F103型号外（参见STM32duino小节）都在出场时预装了bootloader且无法修改或删除。

为确保对STM32-DFU bootloader的兼容性，请添加如下代码块至 rules.mk（可选替代项为 apm32-dfu）：

# 选择Bootloader
BOOTLOADER = stm32-dfu

兼容的刷写工具：

  • QMK工具箱 （推荐的图形化工具）
  • dfu-util / QMK中将构建目标设为 :dfu-util（推荐的命令行工具）

刷写过程：

  1. 使用如下任一方式进入bootloader模式（进入该模式后只有7秒时间可以刷写）：
    • 点击 QK_BOOT 键码（对STM32F042设备可能无效）
    • 如果有重置电路，点击PCB上的 RESET 键；有些主控板上可能会有一个开关需要先打开
    • 否则，你需要将 BOOT0 接线到VCC（通过 BOOT0 按钮或跳线），短接 RESET 至GND（通过 RESET 按钮或条线），然后断开 BOOT0 的接线。
  2. 等待操作系统识别到设备
  3. 将.bin文件刷写进去
  4. 重置设备进入应用模式（可能会自动进行）

make 构建目标

  • :dfu-util: 每5秒检测一次直到发现可用的STM32 bootloader设备，然后进行固件刷写。
  • :dfu-util-split-left 和 :dfu-util-split-right: 同 :dfu-util 一样会刷写固件，但额外地会设置手性设置到EEPROM中，对于基于Proton-C的分体式键盘这是理想的方法。
  • :st-link-cli: 通过ST-Link CLI工具集而非dfu-util进行刷写，需要有ST-Link电子狗。
  • :st-flash: 通过STLink工具内的 st-flash 工具而非dfu-util进行刷写，需要有ST-Link电子狗。

STM32duino :id=stm32duino

该bootloader几乎是STM32F103板专用，该型号出厂不带USB DFU bootloader。其源代码及预编译好的二进制文件在这里。

为确保对STM32duino bootloader的兼容性，请添加如下代码块至 rules.mk：

# 选择Bootloader
BOOTLOADER = stm32duino

兼容的刷写工具：

  • QMK工具箱 （推荐的图形化工具）
  • dfu-util / QMK中将构建目标设为 :dfu-util（推荐的命令行工具）

刷写过程：

  1. 使用如下任一方式进入bootloader模式（进入该模式后只有7秒时间可以刷写）：
    • 点击 QK_BOOT 键码（对STM32F042设备可能无效）
    • 如果有重置电路，点击PCB上的 RESET 键；有些主控板上可能会有一个开关需要先打开
    • 否则，你需要将 BOOT0 接线到VCC（通过 BOOT0 按钮或跳线），短接 RESET 至GND（通过 RESET 按钮或条线），然后断开 BOOT0 的接线。
  2. 等待操作系统识别到设备
  3. 将.bin文件刷写进去
  4. 重置设备进入应用模式（可能会自动进行）

Kiibohd DFU

Input Club出品的键盘使用NXP Kinetis微控制器而非STM32，并使用了独有的自制bootloader，然而处理器 及协议上两者大部分是一致的。

在 rules.mk 中该bootloader的设置项为 kiibohd，但既然该bootloader仅用在Input Club主控板上，就不必要设置到键映射或是用户级了。

兼容的刷写工具：

  • QMK工具箱（推荐的图形化工具）
  • dfu-util / QMK中将构建目标设为 :dfu-util（推荐的命令行工具）

刷写过程：

  1. 使用如下任一方式进入bootloader模式：
    • 点击 QK_BOOT 键码（有可能只能进入到“安全”bootloader模式，参见这里）
    • 如果PCB上有 RESET 键，点击之
  2. 等待操作系统识别到设备
  3. 将.bin文件刷写进去
  4. 重置设备进入应用模式（可能会自动进行）

tinyuf2

键盘可以考虑支持tinyuf2 bootloader，目前唯一支持的设备是F401/F411 blackpill。

在 rules.mk 中该bootloader的设置项为 tinyuf2，也可指定到键映射及用户级中。

为确保对tinyuf2 bootloader的兼容性，请添加如下代码块至 rules.mk：

# 选择Bootloader
BOOTLOADER = tinyuf2

兼容的刷写工具：

  • 任何具备文件拷贝能力的程序，如 macOS Finder 或 Windows Explorer *。

刷写过程：

  1. 使用如下任一方式进入bootloader模式：
    • 点击 QK_BOOT 键码
    • 双击PCB上的 nRST 键
  2. 等待操作系统识别到设备
  3. 将.uf2文件拷贝到新出现的USB存储设备上
  4. 等待设备恢复可用状态