Arduino Bootloader 程序下载协议

单片机通常通过编程器来下载程序。而 Arduino 中有一小段 bootloader 程序，在复位的时候运行，可以通过串口接收程序并写入单片机，因此可以不使用额外的编程器，直接通过串口下载程序。

前段时间，在为 AirTerminal 增加 XMODEM 协议的支持后，打算在下一个版本增加 Arduino 程序下载功能。所以先提前了解一下 Arduino Bootloader 使用的程序下载协议，并通过本文整理相关知识。

文章仅提供了解这些协议所需要的链接，对于协议的具体内容不再过多描述。文章内容将会根据自己的进一步了解不断更新。

HEX 文件格式

大部分单片机都可以将编译好的程序以 .hex 文件的形式保存，对于 Arduino，也可以方便地获取编译后生成的 hex 文件。

原先以为与 ELF 这种稍微复杂的格式相比，HEX 文件较为简单，只是将 flash/eeprom 里面的内容进行原封不动地保存在文件中。现在经过了解，才知道 HEX 文件也是有自己固定的格式的。

HEX 文件里的内容为 ASCII 字符（而不是二进制），其中包含地址、数据、校验码等信息。如下三篇文章，对 HEX 文件的格式做了详细的描述：

在查阅资料的时候，找到了这篇关于 vim 的文章。作者从 vim 正确识别并高亮 HEX 文件开始，讲到了 vim 的历史。虽然文章与 HEX 文件的格式没有太多关系，但文章内容还是值得阅读的（这个网站中也有不少介绍计算机历史的文章，推荐阅读）:

Arduino Bootloader 使用 Atmel（现已被 Microchip 收购）的 STK500 协议进行文件下载。协议数据格式基本上是一个字节的命令 + 数据 + 0x20。其官方文档如下：

想初步了解 STK500 协议的基础知识，可以从 optiboot 的文档入手：

具体的代码可以参考 optiboot。Optiboot 是 Arduino Bootloader 的一个实现（2018 年后，Arduino 的默认 Bootloader 就是 optiboot），其代码中实现了 STK500 协议下载程序所必需的指令：

对于电脑侧向 Arduino 发送数据的程序，除了 AVRDUDE，还可以参考如下代码：

关于 Arduino Bootloader，其他有用的链接：