¿Es posible personalizar el AVR programándolo en el socket AVR de un Arduino?

Sí. Puede programar un AVR virgen conectándolo a algunos GPIO y volviéndolo a flashear. Si tuvieras un segundo Arduino, el chip que se está programando quedaría en el zócalo.

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(Con el Arduino Uno, parece más complejo)

¿Puede usar un Arduino Uno como un programador ATMega328?

Cómo quemar el chip atmega328 a través de Arduino ¿UNO como ISP?

Si tienes un Arduino con un chip FT232RL onbaord (Arduino Duemilanove o modelos anteriores o sus clones), puedes golpear el FT232RL para programar el cargador de arranque o cualquier otro código en el AVR.

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