一、什么是Bootloader？
大家都知道，Arduino的本质就是“ATmega单片机最小系统板+USB转串口芯片”。所有单片机的应用开发中，均涉及到将编译好的程序上传（烧录）到单片机的程序存储器（一种ROM）中的过程。当前主流的单片机都支持ISP（In System Programing，在系统编程），即无需将单片机芯片从电路板（系统）上取下，即可对其上传（烧录）程序，其基本原理主要是通过串行通信端口或SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）端口来将程序从电脑传输到单片机的。为了在通用的通信接口上实现这种专用目的的数据传输，需要在单片机的ROM中事先烧录一段代码，这段代码在每次加电时自动运行，主要用于检测来自电脑端的程序传输信号，如果检测到特定信号，则启动程序上传（烧录）过程，否则就转去执行常规程序。这段代码就叫做Bootloader。
总之，Bootloader本质上与单片机程序存储器里存储的常规程序并无二致，可以将其理解为一种专用功能的程序，因而Bootloader本身也是可以向上传（烧录）程序一样进行修改的。
Arduino为配合IDE实现一键上传（烧录）程序，为各型号的Arduino板定制了专用的Bootloader，IDE会根据工具-处理器和工具-开发板中的设置配合特定型号Arduino板的Bootloader来进行程序上传（烧录）。如果上述菜单中的设置与目标Arduino板中的Bootloader不匹配，则会出现长时间停留在上传中……最后提示上传失败的情况。一个具体的例子可参见：Arduino IDE的安装、测试与相关设置。
二、如何让Arduino变身编程器（烧录器）
由于Arduino所采用的单片机支持SPI通信协议以及通过该协议上传（烧录）程序，因而Arduino本身通过编程即可变身基于SPI协议的编程器。
操作过程非常简单，打开文件-示例-11.ArduinoISP，将其上传到Arduino板，此时的Arduino板就成为了一个编程器。使用这个编程器，通过Arduino板上的6针ICSP（ in-circuit serial programming）接口（各型号Arduino板均提供的基于SPI协议的编程接口），就可以对目标Arduino板进行更新Bootloader和上传（烧录）程序的操作了。
三、用NANO更新NANO Bootloader
- 如图连接两个NANO；
- 将作为编程器的NANO（左）用USB线连接到电脑；
- 在
工具-开发板中选择目标板的型号，此处为Arduino NANO； - 在
工具-处理器中选择ATmega328P，这就是2018年1月后新官方NANO的Bootloader； - 在
工具-端口中选择作为编程器的NANO所连接的端口（作为目标的NANO无需接USB线，由作为编程器的NANO为其供电）； - 在
工具-编程器中选择Arduino as ISP； - 单击
工具-烧录引导程序，将Bootloader烧录至目标NANO。
如果使用UNO作为目标板或编程器，操作过程与连接方式完全同上。可参考文后参考资料。
四、将NANO用作编程器（烧录器）
利用上面的连接方式，除了向目标板烧录Bootloader外，也可以向目标板烧录用户编写的程序，这一点佐证了Bootloader与用户程序没有本质区别。具体操作过程是：
- 如上图连接两个NANO；
- 将作为编程器的NANO（左）用USB线连接到电脑；
- 在
工具-开发板中选择目标板的型号，此处为Arduino NANO； - 在
工具-处理器中选择ATmega328P，这就是2018年1月后新官方NANO的Bootloader，若没有更新，则需要选择ATmega328P (Old Bootloader)，总之3、4两项要与目标板相匹配； - 在
工具-端口中选择作为编程器的NANO所连接的端口（作为目标的NANO无需接USB线，由作为编程器的NANO为其供电）； - 在
工具-编程器中选择Arduino as ISP； - **使用
项目-使用编程器上传菜单项启动“编译+上传”的过程，这一步须注意，不能使用工具栏中的右向箭头（上传）图标。
五、在面包板上搭建自己的Arduino
通过上述原理可知，对于一个ATmega328P的最小系统，只要烧录进相应Arduino型号的Bootloader，即可将其“变成”一个Arduino板，即能够使用Arduino IDE为之编写并上传程序。
因此，我们可以参照Arduino NANO或UNO的电路图搭建ATmega328P的最小系统，然后利用另外一块作为编程器的NANO为之烧录Bootloader，烧录完成之后，即可利用第四节介绍的方法，在Arduino IDE中向其上传我们编写的程序了。
ATmega328P最小系统的参考电路图如上图所示。所需原件如下：
- 晶振 16MHz 1个
- 瓷片电容 22pF 2个
- 瓷片电容 100nF 2个
- 电解电容 47uF 1个
- 电阻 10K 1个
- 电阻 1M 1个
- 集成电路 ATmega328PU（DIP28封装） 1个
ATmega328P引脚与作为编程器的NANO或UNO端口连接的对应关系如下：
| ATmega328P引脚序号 | Arduino GPIO序号 |
|---|---|
| 1 | D10 |
| 17 | D11 |
| 18 | D12 |
| 19 | D13 |
需要注意的是：这个DIYduino可以通过作为编程器的NANO下载程序，但是无法像标准Arduino那样直接与电脑进行串口通信， 因为这里上传程序使用的是SPI通信方式而非串口通信方式，若要使用串口与电脑通信，仍需外接USB到串口（TTL）的转接器。
参考资料：
Arduino - ArduinoISP https://www.arduino.cc/en/tutorial/arduinoISP
