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

Подождите немного. Документ загружается.

Считаем, что это уже сделано и в файле конфигов avrdude у нас есть нужная

секция. Я назвал ее pinb, впрочем, название может быть и произвольным.

Первым делом открываем файл Programmer.txt и видим там список:

ABCmini

ALF

Arduino

AT ISP

AVR109

AVR910

AVR911

AVRISP

AVRISP 2

AVRISP mkII

AVRISP v2

и еще полторы страницы все известных и не очень типов программаторов.

Вписываем там первой строкой наш pinb

ABCmini

pinb

ALF

Arduino

AT ISP

AVR109

AVR910

AVR911

AVRISP

AVRISP 2

AVRISP mkII

AVRISP v2

Все, теперь он в списке, но ему еще надо сопоставить порт. Поэтому

открывай файл Port.txt

Вот его дефолтное содержимое:

Default.

[COM1 com1

COM2 com2

COM3 com3

COM4 com4

COM5 com5

COM6 com6

COM7 com7

COM8 com8

COM9 com9

LPT1 lpt1

LPT2 lpt2

LPT3 lpt3]

STK500 v2.

[USB avrdoper]

AVRISP mkII.

[USB usb]

USBasp.

[USB x]

Как видишь, формат тут сходный. Название программатора (с точкой в

конце!), а в скобках варианты. Причем первым делом пишем произвольное

название порта, а потом то в каком виде он должен подставиться в

командную строку avrdude. Между ними табуляция.

Порт FTDI bitbang в консоли называется ft# и номер от нуля до

бесконечности. В зависимости от того сколько чипов FTDI навешано на твой

компьютер в данный момент. Причем учитываются именно подключенные,

активные, чипы. И не стоит путать этот номер с номером виртуального COM

порта который этот чип организует. Так что если у тебя в системе всего один

адаптер USB-COM на базе FTDI, то какой бы там COM порт ни был, для

bitbang программатора он зовется ft0 и никак иначе. На всякий случай

добавляем несколько вариантов.

Добавляем туда нашу секцию

pinb.

[FTDI ft0

FTDI1 ft1

FTDI2 ft2

FTDI3 ft3]

Осталась еще одна маленькая деталь. Опция скорости. Для обычных

программаторов вполне подойдет и дефолтная настройка, но вот незадача —

там используется ключ -b, а он меняет только битрейт СОМ порта. А если

нам надо менять битклок FTDI битбанг эмуляции порта? Тут в avrdude за это

отвечает ключ -B, но Sina его не знает. Придется добавлять. За скорость

отвечает файл speed.txt

Вписываем туда нашу скорость в нагрузку к уже имеющейся в таком виде:

1200 x -B 1200

2400 x -B 2400

4800 x -B 4800

9600 x -B 9600

14400 x -B 14400

19200 x -B 19200

38400 x -B 38400

57600 x -B 57600

115200 x -B 115200

230400 x -B 230400

460800 x -B 460800

921600 x -B 921600

3000000 x -B 3000000

Я же, поскольку последнее время пользуюсь только FTDI BB

Программатором, удалил вообще из этого файла все и оставил только то, что

привел выше.

Отлично, программатор мы прописали, и порт мы сопоставили. Даже

скорости выправили. Теперь надо сину заставить это дело все прожевать. Для

этого берем и удаляем файл SinaProg.sav. Не знаю, как построена логика

программы, но почему-то именно это действие заставляет её перечитать

собственные конфиги и добавить наши строки в списки.

Все! Готово — можно шить! Удачной прошивки!

Сайт разработчиков SinaProg (увы кончился )

Моя сборка SinaProg с уже настроенными конфигами под Pinboard и FTBB

AVR. Учебный Курс. Использование Bootloader’а

Почти все микроконтроллеры серии Mega с памятью от 8КБ могут

прошиваться через бутлоадер. Фишка удобная и применяется довольно

часто, однако подробного мануала как работать с бутлоадером на AVR я в

свое время не нашел и пришлось разбираться самостоятельно. С той поры

мало что изменилось. Пора бы дать подробное описание как выбрать,

скомпилировать, прошить и в дальнейшем использовать bootloader для AVR.

Ликбез

Что же это такое бут и с чем его едят. BootLoader это всего лишь небольшая

программка которая сидит в специальной области памяти микроконтроллера

и слушает какой-либо интерфейс. Обычно это UART, но бывает и SPI, USB и

даже SoftUSB бутлоадеры.

При загрузке контроллера управление первым делом передается бутлоадеру

и он проверяет есть ли условие для запуска. Условие может быть любым, но

обычно это либо наличие спец байта по интерфейсу, либо наличие нужного

логического уровня на выбранной ножке контроллера, сигнализирующее о

том, что мы хотим обратиться к буту прошивку. Если условие есть — то

бутлоадер может, например, принять прошивку по UART‘у и сам прошить ее

во флеш. Или, наоборот, считать прошивку из флеша и выдать через UART,

считать или записать EEPROM, подрыгать ножками. Да что угодно. Но

обычно все же с помощью бута осуществляют прошивку микроконтроллера

без применения спец программатора.

Если разрешающего условия при старте нет, то бут завершает свою работу и

передает управление основной программе.

Зачем он нужен вообще?

В самом деле, зачем эти сложности? Зачем тратить и без того малое

количество памяти на какую то вспомогательную утилиту? А порой иначе и

нельзя! Вот, представь, стоит у тебя девайс где нибудь под землей на

большой глубине. Или на высоченной башне куда лезть и лезть, или девайсов

у тебя таких миллион? А связь у тебя с девайсом по UART какому нибудь

или радиоканалу. И вот надо прошить девайс свежей версией прошивки.

Выкапывать, лезть на башню или тыкать в каждый из девайсов шнур

программатора… это же сдохнуть можно! А так дал девайсу общий сброс,

приказал удаленно бутлоадеру всосать новую прошивку и вуаля!

Мало того, с помощью бута можно сильно облегчить обслуживание

коммерческих устройств. Например, такая простая вещь как обновление

прошивки, которую поддерживает масса девайсов вроде плееров или

сотовых телефонов и которую делает обычный юзер. Выходит прошивка

доступна и конкурентам? А вот фигу! Она шифрованая, а бутлоадер

содержит ключ для ее дешифровки, дешифрует на лету и заливает во флеш.

Красота, правда?

Недостатков у любого бутлоадера два — самый главный в том, что он

отжирает часть флеша. Это неизбежное зло. Второй, не менее весомый, то

что он стартует первый и если не позаботиться о грамотном алгоритме входа

в бут, то девайс может сделать это самопроизвольно, записав в себя черт

знает что. Такая беда была, ЕМНИП, со старыми GSM модулями SIM300DZ

у которых часто ВНЕЗАПНО при неправильном выключении питания

слетала прошивка. А просто модуль входил в бут режим и наведенные

помехи на входах устраивали ему армагедец.

Откуда Bootloader берется в контроллере?

Многие современные МК уже изначально, с завода, идут с прошитым

bootloader’ом. В AVR же ничего подобного нет, поэтому его надо прошить

самостоятельно. Да, программатор потребуется. Обычный ISP, любой —

Громова, STK200, Пять проводков, USBAsp да тысячи их. Им зашиваешь в

память обычную прошивку, но содержащую бут. После чего программатор

тебе уже не потребуется — дальше с контроллером можно общаться через

загрузчик.

Bootloader в AVR

Что происходит при старте контроллера? В нормальном состоянии процессор

начинает по одной выполнять инструкции из памяти программ, начиная с

нулевого адреса. Вот так это примерно выглядит в ATmega16, в других все

аналогично, только адреса другие.

Но если активировать Fuse бит BOOTRST то процессор будет стартовать не

с нулевого адреса, а с адреса начала Boot сектора. Этот сектор расположен в

самом конце памяти программ и его размер задается FUSE битами

BOOTSZх.

Вот как, например, выглядит таблица соответствия битов BOOTSZх и

размера загрузочной области для ATMega16:

Обрати внимание на то, что адрес задается в словах. Учитывая то, что одна

команда в AVR занимает одно слово, то в самом скромном варианте

бутлоадера нам надо уложиться в жалкие 128 команд, а в самом жирном в

нашем распоряжении аж 1024 команды. Кроме всего прочего, у бутлоадера

есть еще куча разных битов конфигурации разрешающие запись или чтение

из памяти программ, организующие защиту от копирования и прочие

фишечки. Я их описывать не буду — тут нужна отделная статья, да и они

нужны в основном только если ты захочешь написать свой бутлоадер. Про

них все написано в даташите, а если не шаришь в аглицком, то книга

Евстифеева тебе будет хорошим подспорьем. Плюс есть куча примеров на

этот счет.

Выбор bootloader’a

Мы же пока будем юзать готовый, благо их понаписано вагон и маленькая

тележка. Но какой из них выбрать?

Для себя я обозначил ряд критериев исходя из которых выбирал подходящий

бут. Итак, вот они:

•

Должен быть написан на Си (Бейсике, Паскале — нужное

подчеркнуть). При всей моей любви к ассемблеру тут однозначно

рулит Си. Дело в том, что удобно постоянно юзать один и тот же код,

просто перекомпилируюя его под свой процессор. С ассемблером это

довольно затруднительно, даже несмотря на единое ядро у AVR

возникает куча различий на уровне периферии. Например, в ATmega8

регистр UART зовется как UDR, а в ATmega88 его обозвали уже UDR0

и обращаться к нему через команды IN/OUT уже нельзя — только

через LDS/STS (т.к. из-за сильно разросшейся периферии его адресация

вылезла за пределы досягаемости команды IN/OUT). Как результат —

нативный ассемблерный код приходится править ручками. Хоть это и

не сложно (обычно прокатывает автозамена), но не наш метод. Плюс ко

всему, размер бутлоадера у нас меняется фиксироваными кусками. А

поскольку, например, в самый маленький сегмент

полнофункциональный бутак все равно не влезет, хоть ты

заизвращайся с кодом, в более толстый же сегмент уже без напряга

влезает Сишный код. Так что экономии особой тут не нароешь.

•

; Должен поддерживаться родным софтом, в частности AVRProg’ом

который идет в составе студии. Да, это немного громоздко, но зато не

требует стороннего софта.

•

Должен позволять писать как во флеш, так и в EEProm

•

Должен быть не слишком жирным. Оптимально 512 слов. Меньше

найдешь вряд ли, больше уже излишество.

•

Должен быть под WinAVR (т.к. я юзаю именно этот компилер)

В результате был нарыт проект Martin Thomas’a из Германии “AVRPROG

compatible boot-loader” который идеально вписался в мои требования. Я лишь

чуть чуть подправил его код под свои нужды.

И сейчас я покажу тебе как юзать эту замечательную программулину.

Итак, тебе нужна AVR Studio и WinAVR (она же AVR GCC). Если ничего

этого ты еще не ставил, то сначала поставь студию, а потом сверху накати на

нее WinAVR тогда они сцепятся друг с другом и будут работать в единой

связке. WinAVR можно скачать с официального сайта. Ставить лучше по

дефолтному пути C:\WinAVR\ - меньше потом будет косяков с путями в

либах.

Потом тебе нужны сорцы загрузчика. Можешь взять у у автора, но я

рекомендую сдернуть все же у меня. У меня сразу же готовый проект для

AVRStudio:

Скачать исходные коды и файлы проекта для Bootloader’a

Я там чуток подправил для себя поэтому буду описывать свою версию. Ну и

еще я некоторые комменты перевел, чтобы легче было ориентироваться в

коде.

Компиляция

Запускай студию и создавай новый проект (если откроешь мой проект, то

этот шаг можно пропустить) — NewProject. В качестве компилятора

выбирай AVR GCC. Если опция AVR GCC не доступна, значит у тебя криво

встала WinAVR, попробуй переустановить. В графу “Project Name” пиши что

хочешь, а вот “Initail File” впиши “main” и поставь обе галочки что выше

этой строки “Create initial file” и “Create Folder“.

Следующим шагом выбирается микроконтроллер и отладочная платформа. В

качетсве платформы выбери AVR Simulator и свою модель контроллера.

Хотя, в принципе, это не так важно — всю работу сделает makefile. Но пусть

будет.

Жмешь финиш и имеешь пустой проект. Сохраняешь его и закрываешь.

Теперь находишь папку этого проекта и перекидываешь туда все исходники

и хидеры из архива бутлоадера, в том числе и папочку, что там тусуется,

перезаписывая свой пустой файл main.c

Осталось вновь открыть этот проект, но поскольку мы переписали main.c то

он уже не будет пуст. Там будет дофига кода.

Следующим шагом будет прописывание настроек компиляции. Поскольку

тут уже есть готовый make то надо всего лишь подсунуть студии его. Тычь в

иконку с шестеренкой и ставь в разделе General галку “Use External Make

File” и прописывай путь к makefile который идет вместе с исходником.

Жми на компиляцию (F7) и фтыкай в сообщения об ошибках. По-хорошему

их не должно быть, разве что ругнётся, что не нашел elf файл. Но elf тебе

никуда не упёрся, поэтому не заморачивайся. На эту ошибку можно забить.

Во вкладке Build AVR Studio должно проскочить что-то вроде:

Build started 29.8.2009 at 20:22:36

-------- begin --------

avr-gcc (WinAVR 20090313) 4.3.2

This is free software; see the source for copying conditions. There is NO

warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

Size before:

main.elf :