Wenn die Arduino-IDE beim Flashen eines Arduino Nano die Meldung avrdude: stk500_getsync(): not in sync: resp=0x00 (oder resp=0x15) ausgibt, ist Ihr Board höchstwahrscheinlich nicht defekt. In neun von zehn Fällen im Unterrichtsalltag hat der Computer lediglich versucht, mit 115.200 Baud mit dem Board zu kommunizieren, während der Mikrocontroller auf einen Handshake mit 57.600 Baud wartete. Sie müssen die Hardware nicht ersetzen; es reicht aus, eine einzige Einstellung im Werkzeuge-Menü (Tools) zu ändern.

Die Zwei-Minuten-Lösung: Zum alten Bootloader wechseln

Bevor Sie Kabel prüfen, Treiber neu installieren oder das Board im Elektroschrott entsorgen, nehmen Sie diese Einstellung in der Arduino-IDE vor:

• Gehen Sie auf Werkzeuge > Board > Arduino AVR Boards > Arduino Nano (Tools > Board).
• Klicken Sie auf Werkzeuge > Prozessor (Tools > Processor).
• Ändern Sie die Auswahl von ATmega328P auf ATmega328P (Old Bootloader).
• Stellen Sie sicher, dass unter Werkzeuge > Port der richtige COM-Port ausgewählt ist, und klicken Sie erneut auf Hochladen (Upload).

Wenn der Sketch fehlerfrei kompiliert und hochgeladen wird, ist das Problem für diese gesamte Charge von Boards gelöst. Sie können diese Boards mit einem Stück farbigem Klebeband markieren, damit die Lernenden während der Praxisphasen wissen, welches Prozessorprofil sie auswählen müssen.

Was 'stk500_getsync()' eigentlich bedeutet

Das stk500-Protokoll ist der serielle Übertragungsstandard, den AVR-Mikrocontroller nutzen, um kompilierte Binärdateien in den Flash-Speicher zu schreiben. Wenn Sie in der Arduino-IDE auf „Hochladen“ klicken, kompiliert die Software Ihren Code und ruft anschließend ein Befehlszeilenprogramm namens avrdude auf.

avrdude sendet einen Impuls über die DTR-Leitung der seriellen Schnittstelle, um den ATmega328P-Chip zurückzusetzen. Beim Reset des Chips wird für etwa eine Sekunde ein kleines vorinstalliertes Programm ausgeführt, der sogenannte Bootloader, bevor ein Benutzersketch startet. In dieser kurzen Sekunde lauscht der Bootloader an seinen seriellen Pins (RX und TX) auf ein Synchronisationssignal des Computers: eine spezifische Bytesequenz, die im Grunde besagt: „Ich habe neuen Code für dich.“

Wenn avrdude dieses Synchronisationspaket sendet und statt des erwarteten Bestätigungsbytes nur Funkstille oder unlesbaren Zeichensalat empfängt, bricht das Programm ab und meldet stk500_getsync(): not in sync. Bei diesem Fehler handelt es sich nicht um eine Diagnose eines internen Komponentenschadens, sondern schlicht um eine Zeitüberschreitung der Verbindung (Connection Timeout).

Warum Nano-Klone von dieser Diskrepanz betroffen sind

Anfang 2018 aktualisierte Arduino das offizielle Nano-Referenzboard. Dabei wurde der ältere ATmega-Bootloader durch Optiboot ersetzt – einen schlankeren Bootloader, der mit 115.200 Baud kommuniziert und statt 2.048 Byte nur 512 Byte Flash-Speicher belegt. Der Standardeintrag „ATmega328P“ in der IDE wurde umgehend angepasst, um passend zu diesem neuen Standard mit 115.200 Baud zu übertragen.

Die überwältigende Mehrheit der Nano-Boards in südafrikanischen Computerräumen und MINT-Baukästen sind jedoch Boards von Drittanbietern. Diese Platinen basieren meist auf dem CH340-USB-zu-Seriell-Bridge-IC anstelle der FTDI-FT232RL- oder ATmega16U2-Chips der italienischen Original-Boards. Hersteller in Übersee, die diese kostengünstigen Module produzieren, flashten weiterhin die bewährte ursprüngliche ATmegaBOOT-Firmware, die strikt auf 57.600 Baud lauscht.

Wenn Lernende ATmega328P auswählen, versucht die IDE, die Übertragung mit 115.200 Baud aufzubauen. Der Bootloader des Nano, der auf 57.600 Baud eingestellt ist, registriert die eingehenden Signale als Framing-Fehler oder bedeutungsloses Rauschen und antwortet nicht. Der Computer wartet, erhält keine Rückmeldung und meldet resp=0x00.

Weitere Fehlerquellen: Pin 0, Pin 1 und die Stromversorgung

Wenn das Umschalten zwischen dem Standard- und dem alten Bootloader den Fehler nicht behebt, arbeiten Sie diese kurze Hardware-Checkliste durch, bevor Sie von einem defekten Mikrocontroller ausgehen:

• An Pin D0 (RX) und Pin D1 (TX) angeschlossene Komponenten: Dies ist der häufigste Hardwarefehler im lebhaften Unterrichtsalltag. Die Pins 0 und 1 des Nano sind direkt mit dem integrierten USB-zu-Seriell-Wandler verbunden. Wenn Lernende ein Bluetooth-Modul, einen GPS-Empfänger, einen Ultraschallsensor oder auch nur eine LED an Pin 0 oder Pin 1 angeschlossen haben, zieht diese externe Schaltung die seriellen Leitungen beim Upload auf High oder Low. Trennen Sie alle Steckbrücken von D0 und D1, flashen Sie das Board und schließen Sie die Komponenten erst nach erfolgreichem Upload wieder an.
• Fehlende USB-Bridge-Treiber: Windows-Rechner bringen nicht immer Treiber für die auf günstigen Nanos weit verbreiteten CH340- oder CP2102-Chips mit. Wenn das Menü Werkzeuge > Port komplett ausgegraut ist, erkennt das Betriebssystem die serielle Schnittstelle überhaupt nicht. Die Installation des standardmäßigen WCH-CH341SER-Treiberpakets behebt dieses Problem auf mobilen Windows-Wagen und Schul-Desktop-PCs dauerhaft.
• Reine Ladekabel: Viele dünne Mini-USB-Kabel, die preiswerter Elektronik beiliegen, besitzen lediglich zwei Adern für die Stromversorgung und verzichten auf die D+- und D--Datenleitungen. Wenn die LEDs auf dem Nano leuchten, im Geräte-Manager jedoch kein COM-Port angezeigt wird, tauschen Sie das Kabel gegen ein nachweislich voll beschaltetes Datenkabel aus.
• Zu niedrige Versorgungsspannung: Wenn Lernende mehrere stromhungrige Bauteile (wie Servomotoren oder Relaisplatinen) direkt an den 5V-Pin des Nano anschließen, kann die Spannung des USB-Ports beim Verbinden einbrechen. Dies zwingt den ATmega328P in eine kontinuierliche Brownout-Reset-Schleife, in der sich der Bootloader niemals stabilisieren kann. Trennen Sie die 5V-Leiste des Steckbretts ab und führen Sie den Upload am isolierten Mikrocontroller durch.

Gemischte Board-Bestände im Schullabor beherrschen

In einem Computerraum mit vierzig Arbeitsplätzen und gemeinsamen Materialkisten führt die Mischung aus offiziellen Boards, älteren Klonen und neueren Optiboot-Boards zu Verwirrung bei den Lehrkräften, die wertvolle Unterrichtszeit mit der Fehlersuche an äußerlich identischen Mikrocontrollern verlieren. Es gibt zwei praktische Ansätze, um hier Abhilfe zu schaffen:

Der erste Ansatz ist die Kennzeichnung. Sortieren Sie Ihre Boards nach Chargen, führen Sie auf jedem einen Test-Upload durch und markieren Sie jedes Board, das den alten Bootloader benötigt, mit einem Permanentmarker oder farbigem Klebeband. Bringen Sie den Lernenden bei, das Board zu überprüfen, bevor sie die IDE öffnen.

Die zweite Option besteht darin, alle Boards im Klassensatz mithilfe eines In-System-Programmiergeräts (ISP) oder eines funktionierenden Arduino als „Arduino as ISP“ mit dem neueren Optiboot-Bootloader zu flashen. Das Überschreiben des alten Bootloaders vereinheitlicht alle Boards auf 115.200 Baud und gibt auf jedem Chip 1,5 Kilobyte Programmspeicher frei. Für Schulen, die gemeinsame Komponentenpools verwalten oder Hardware für Wettbewerbsteams vorbereiten, verhindert ein standardisiertes Prüfverfahren zeitraubende Unterrichtsstörungen. Wenn Ihr Fachbereich Unterstützung bei der Bestandsaufnahme der Laborausstattung oder bei der Beschaffung geprüfter, einheitlicher Klassensätze benötigt, unterstützt unser Team Schulen direkt über Sheen Robotics School Services.

Ein stk500_getsync()-Fehler ist fast immer ein Software-Handshake-Problem und kein physischer Defekt. Bevor Sie Fachbereichsbudgets für den Austausch scheinbar defekter Boards aufwenden, stellen Sie das Prozessor-Dropdown-Menü auf den alten Bootloader (Old Bootloader) um und ziehen Sie Verbindungen an den digitalen Pins 0 und 1 ab.