Burn Bootloader problem with Arduino Mega 2560

Hi all,

My Mega2560 works fine for a period of time, but suddenly it just can't upload sketch. The error log is "avrdude: stk500v2_ReceiveMessage(): timeout".

I can see the serial port of Mega, so it's still something works.

Then I think it might help to burn the bootloader. I use Arduino Uno as programmer, and use ArduinoISP sketch under Arduino IDE 1.6.7. The pin connection is:
// pin name: not-mega: mega(1280 and 2560)
// slave reset: 10: 53
// MOSI: 11: 51
// MISO: 12: 50
// SCK: 13: 52
I also connect 5V and GND.

But It still failed with below message. Could somebody guide me how to fix it?

C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\tools\avr/bin/avrdude -CC:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\tools\avr/etc/avrdude.conf -v -patmega2560 -cstk500v1 -PCOM9 -b19200 -e -Ulock:w:0x3F:m -Uefuse:w:0xFD:m -Uhfuse:w:0xD8:m -Ulfuse:w:0xFF:m 

avrdude: Version 6.0.1, compiled on Apr 15 2015 at 19:59:58
         Copyright (c) 2000-2005 Brian Dean, http://www.bdmicro.com/
         Copyright (c) 2007-2009 Joerg Wunsch

         System wide configuration file is "C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\tools\avr/etc/avrdude.conf"

         Using Port                    : COM9
         Using Programmer              : stk500v1
         Overriding Baud Rate          : 19200
         AVR Part                      : ATmega2560
         Chip Erase delay              : 9000 us
         PAGEL                         : PD7
         BS2                           : PA0
         RESET disposition             : dedicated
         RETRY pulse                   : SCK
         serial program mode           : yes
         parallel program mode         : yes
         Timeout                       : 200
         StabDelay                     : 100
         CmdexeDelay                   : 25
         SyncLoops                     : 32
         ByteDelay                     : 0
         PollIndex                     : 3
         PollValue                     : 0x53
         Memory Detail                 :

                                  Block Poll               Page                       Polled
           Memory Type Mode Delay Size  Indx Paged  Size   Size #Pages MinW  MaxW   ReadBack
           ----------- ---- ----- ----- ---- ------ ------ ---- ------ ----- ----- ---------
           eeprom        65    10     8    0 no       4096    8      0  9000  9000 0x00 0x00
           flash         65    10   256    0 yes    262144  256   1024  4500  4500 0x00 0x00
           lfuse          0     0     0    0 no          1    0      0  9000  9000 0x00 0x00
           hfuse          0     0     0    0 no          1    0      0  9000  9000 0x00 0x00
           efuse          0     0     0    0 no          1    0      0  9000  9000 0x00 0x00
           lock           0     0     0    0 no          1    0      0  9000  9000 0x00 0x00
           calibration    0     0     0    0 no          1    0      0     0     0 0x00 0x00
           signature      0     0     0    0 no          3    0      0     0     0 0x00 0x00

         Programmer Type : STK500
         Description     : Atmel STK500 Version 1.x firmware
         Hardware Version: 2
         Firmware Version: 1.18
         Topcard         : Unknown
         Vtarget         : 0.0 V
         Varef           : 0.0 V
         Oscillator      : Off
         SCK period      : 0.1 us

avrdude: AVR device initialized and ready to accept instructions

Reading | ################################################## | 100% 0.02s

avrdude: Device signature = 0x000000 (retrying)

Reading | ################################################## | 100% 0.01s

avrdude: Device signature = 0x000000 (retrying)

Error while burning bootloader.
Reading | ################################################## | 100% 0.01s

avrdude: Device signature = 0x000000
avrdude: Yikes!  Invalid device signature.
         Double check connections and try again, or use -F to override
         this check.


avrdude done.  Thank you.