Золотовский Д.В. Учебный курс для новичков по микроконтроллерам AVR. Часть 1

Подождите немного. Документ загружается.

нужно четыре линии и питание (достаточно только земли, чтобы уравнять

потенциалы земель программатора и устройства):

•

MISO - данные идущие от контроллера (Master-Input/Slave-Output)

•

MOSI - данные идущие в контроллер (Master-Output/Slave-Input)

•

SCK - тактовые импульсы интерфейса SPI

•

RESET - сигналом на RESET программатор вводит контроллер в режим

программирования

•

GND - земля

Сам же разъем внутрисхемного программирования представляет собой всего

лишь несколько штырьков. Лишь бы на него было удобно надеть разъем.

Конфигурация его может быть любой, как тебе удобней.

Однако все же есть один популярный стандарт:

Для внутрисхемной прошивки контроллеров AVR существует не один

десяток разнообразных программаторов. Отличаются они в первую очередь

по скорости работы и типу подключения к компьютеру (COM/LPT/USB). А

также бывают безмозглыми или со своим управляющим контроллером.

Безмозглые программаторы, как правило, дешевые, очень простые в

изготовлении и наладке. Но при этом обычно работают исключительно через

архаичные COM или LPT порты. Которые найти в современном компьютере

целая проблема. А еще требуют прямого доступа к портам, что уже в

Windows XP может быть проблемой. Плюс бывает зависимость от тактовой

частоты процессора компьютера.

Так что твой 3ГГЦ-овый десятиядерный монстр может пролететь, как фанера

над Парижем.

Идеальный компьютер для работы с такими программаторами это какой-

нибудь PIII-800Mhz с Windows98…XP.

Вот очень краткая подборка проверенных лично безмозглых

программаторов:

•

Программатор Громова.

Простейшая схема, работает через оболочку UniProf(удобнейшая

вещь!!!), но имеет ряд проблем. В частности тут COM порт

используется нетрадиционно и на некоторых материнках может не

заработать. А еще на быстрых компах часто не работает. Да, через

адаптер USB-COM эта схема работать не будет. По причине

извратности подхода :)

•

STK200

Надежная и дубовая, как кувалда, схема. Работает через LPT порт.

Поддерживается многими программами, например avrdude. Требует

прямого доступа к порту со стороны операционной системы и наличие

LPT порта.

•

FTBB-PROG.

Очень надежный и быстрый программатор работающий через USB,

причем безо всяких извратов. C драйверами под разные операционные

системы. И мощной оболочкой avrdude. Недостаток один — содержит

редкую и дорогую микросхему FTDI FT232RL, да в таком мелком

корпусе, что запаять ее без меткого глаза, твердой руки и большого

опыта пайки весьма сложно. Шаг выводов около 0.3мм. Данный

программатор встроен в демоплату Pinboard

Программаторы с управляющим контроллером лишены многих проблем

безмозглых. Они без особых проблем работают через USB. А если собраны

на COM порт, то без извращенских методик работы с данными — как

честный COM порт. Так что адаптеры COM-USB работают на ура. И детали

подобрать можно покрупней, чтобы легче было паять. Но у этих

программаторов есть другая проблема — для того чтобы сделать такой

программатор нужен другой программатор, чтобы прошить ему

управляющий контроллер. Проблема курицы и яйца. Широко получили

распространение такие программаторы как:

•

USBASP

•

AVRDOPER

•

AVR910 Protoss

Внутрисхемное программирование, несмотря на все его удобства, имеет ряд

ограничений.

Микроконтроллер должен быть запущен, иначе он не сможет ответить на

сигнал программатора. Поэтому если неправильно выставить биты

конфигурации (FUSE), например, переключить на внешний кварцевый

резонатор, а сам кварц не поставить. То контроллер не сможет запуститься и

прошить его внутрисхемно будет уже нельзя. По крайней мере до тех пор

пока МК не будет запущен.

Также в битах конфигурации можно отключить режим внутрисхемной

прошивки или превратить вывод RESET в обычный порт ввода-вывода (это

справедливо для малых МК, у которых RESET совмещен с портом). Такое

действо тоже обрубает программирование по ISP.

Параллельное высоковольтное программирование

Обычно применяется на поточном производстве при массовой (сотни штук)

прошивке чипов в программаторе перед запайкой их в устройство.

Параллельное программирование во много раз быстрей последовательного

(ISP), но требует подачи на RESET напряжения в 12 вольт. А также для

параллельной зашивки требуется уже не 3 линии данных, а восемь + линии

управления. Для программирования в этом режиме микроконтроллер

вставляется в панельку программатора, а после прошивки переставляется в

целевое устройство.

Для радиолюбительской практики он особо не нужен, т.к. ISP программатор

решает 99% насущных задач, но тем не менее параллельный программатор

может пригодиться. Например, если в результате ошибочных действий были

неправильно выставлены FUSE биты и был отрублен режим ISP.

Параллельному программатору на настройку FUSE плевать с высокой

колокольни. Плюс некоторые старые модели микроконтроллеров могут

прошиваться только высоковольтным программатором.

Из параллельных программаторов для AVR на ум приходит только:

•

HVProg от ElmChan

•

Paraprog

•

DerHammer

А также есть универсальные вроде TurboProg 6, BeeProg, ChipProg++, Fiton

которые могут прошивать огромное количество разных микроконтроллеров,

но и стоят неслабо. Тысяч по 10-15. Нужны в основном только ремонтникам,

т.к. когда не знаешь что тебе завтра притащат на ремонт надо быть готовым

ко всему.

Прошивка через JTAG

Вообще JTAG это отладочный интерфейс. Он позволяет пошагово

выполнять твою программу прям в кристалле. Но с его помощью можно и

программу прошить, или FUSE биты вставить. К сожалению JTAG доступен

далеко не во всех микроконтроллерах, только в старших моделях в 40ногих

микроконтроллерах. Начиная с Atmega16.

Компания AVR продает фирменный комплект JTAG ICEII для работы с

микроконтроллерами по JTAG, но стоит он (как и любой профессиональный

инструмент) недешево. Около 10-15тыр. Также есть первая модель JTAG

ICE. Ее можно легко изготовить самому, а еще она встроена в мою демоплату

Pinboard

Прошивка через Bootloader

Многие микроконтроллеры AVR имеют режим самопрошивки. Т.е. в

микроконтроллер изначально, любым указанным выше способом, зашивается

спец программка — bootloader. Дальше для перешивки программатор не

нужен. Достаточно выполнить сброс микроконтроллера и подать ему

специальный сигнал. После чего он входит в режим программирования и

через обычный последовательный интерфейс в него заливается прошивка.

Подробней описано в статье посвященной бутлоадеру.

Достоинство этого метода еще и в том, что работая через бутлоадер очень

сложно закосячить микроконтроллер настолько, что он не будет отвечать

вообще. Т.к. настройки FUSE для бутлоадера недоступны.

Бутлоадер также прошит по умолчанию в главный контроллер демоплаты

Pinboard чтобы облегчить и обезопасить первые шаги на пути освоения

микроконтроллеров.

SinaProg — графическая оболочка для AVRDude

Вот уже много лет я пользуюсь мощнейшей программой для прошивки —

avrdude. Программа эта поддерживает почти все виды программаторов, а те

что не поддерживает изначально легко в нее добавляются.

Но есть у ней особенность которая сильно отпугивает многих — она

консольная. И все шаманства с ней заключаются в формировании командной

строки.

С одной стороны это хорошо — консольная утилита позволяет очень сильно

ускорить и автоматизировать процесс прошивки. Один раз написал батничек

и для перешивки только вызывать его и все.

Остается проблема прошивки разных устройств, ведь под каждую придется

делать свой батник. И ладно бы ключи прописать, да файл с прошивкой

указать. Самая засада начинается с fuse битами (впрочем, как и везде в мире

AVR ;) ) Тут их надо вначале внимательно проштудировать в даташите,

выписать в виде байтов, вписать правильно в командную строку и молиться

на то, чтобы нигде не ошибиться.

Да, для avrdude написано много оболочек, но все что мне встречались

раньше, решали лишь малозначительную проблему выбора нужного ключа

файла и/или программатора, а фузы также было надо указывать числом.

Проблема решилась с появлением новой версии оболочки SinaProg от

команды иранских AVR программеров.

Запускаем. Если не запустилась, то возможно потребуется установить

фреймворк от NI - LabView RunTime Library

Выглядит простенько и со вкусом. Ничего лишнего. Выбираем в первой

строке хекс файла и зашиваем его в нужную память — flash или eeprom.

Следом идет прогресс бар и кнопка открытия консольного лога — ошибки

смотреть.

Ниже выбираем тип микроконтроллера, также есть кнопочка поиска —

полезно для проверки работы программатора.

Отдельно стоит сказать про секцию Fuses.

Осторожней с выпадающим списком. С виду там все просто, но это на самом

деле предустановки, описываются они файле Fuse.txt вот его дефолтное

содержание:

Default.

[]

ATmega8.ATmega16.

[Int. 1 MHz d9e1

Int. 2 MHz d9e2

Int. 4 MHz d9e3

Int. 8 MHz d9e4

Ext. Crys. d9ff]

ATmega32.

[Int. 1 MHz d9e1

Int. 2 MHz d9e2

Int. 4 MHz d9e3

Int. 8 MHz d9e4

Ext. Crys. d9ff]

Видишь, формат очень прост. Строка контроллера (обязательно с точкой!) и

в квадратных скобаках возможные варианты (отделенные табуляцией) с

байтами тех самых фузов. Обратите внимание, что тут меняются сразу оба

байта Fuse битов. Т.е. касаются далеко не только тактовой частоты. А еще

всего остального, что конфигурируется в FUSE. Так что я бы сразу

переназвал их иначе. Скажем как

All Default,but 1MHZ

All Default,but 2MHZ

All Default,but 4MHZ

Чтобы было понятней. Но это как бы быстрые шаблоны и не претендуют на

глобальность.

Лучше сразу нажать Advanced и узреть … тот самый цифровой ввод.

Но не стоит напрягаться, достаточно нажать кнопочку “С” (видимо авторы

имели ввиду Calculator) и увидеть удобнейшие выпадающие списки с

человеческим описанием. Прям как в STK500.

Но ни в коем случае не забывайте нажать кнопочку READ перед тем как

что либо менять. Помните, неустановленные fuse это тоже какое то

значение, которое будет записано при нажатии кнопки WRITE

Конфигурирование программы

Впрочем, все же главным достоинством этой оболочки является ее легкая

заточка под любой программатор поддерживаемый через AVRDUDE.

Покажу на примере программатора встроенного в Pinboard (На базе FTDI,

но распиновка выводов немного отличная от FTBB описанного ранее).

Закрываем программу, чтобы не мешалась и не держала файлы.

Прописывание конфигурации FTBB в файле avrdude.conf я описывать не

буду, подробней я об этом уже

писал ранее.