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

Подождите немного. Документ загружается.

section size addr

.text 0x3ae 0x3c00

.trampolines 0x0 0x3fae

.bss 0x80 0x800060

.stab 0xeb8 0x0

.stabstr 0x9d4 0x0

Total 0x1cba

Size after:

main.elf :

section size addr

.text 0x3ae 0x3c00

.trampolines 0x0 0x3fae

.bss 0x80 0x800060

.stab 0xeb8 0x0

.stabstr 0x9d4 0x0

Total 0x1cba

Errors: none

-------- end --------

Build succeeded with 0 Warnings...

Если полезли другие ошибки, например не найдена какая либо библиотека,

то вполне возможно у тебя косяк в путях и придется прошерстить makefile и

поправить пути к WinAVR и его библиотекам.

Конфигурация Bootloader’a.

Но это так, тестовый прогон. Он тебе возможно нафиг не подойдет. Надо

настроить лоадер под свой процессор, свою частоту, свой размер.

Итак, вначале правим main.c

Первым делом твой взор должен воткнуться в строку с определнием F_CPU:

#ifndef F_CPU

// #define F_CPU 7372800

//#define F_CPU (7372800/2)

#define F_CPU 8000000

//#define F_CPU 16000000

//#define F_CPU 12000000

#endif

Эта запись означает, что если у нас нигде не определана директива F_CPU, то

вот тут мы эту самую директиву и назначим. И присваиваем ей тактовую

частоту в герцах на которой будет работать наш проц. Это очень важно, ибо

не настроишь частоту — не заработает правильно UART. Можешь просто

раскомментировать нужную, а можешь добавить свою, не забыв

закомментировать остальные.

Смотрим дальше

/* UART Скорость UART оптимально 19200 */

//#define BAUDRATE 9600

#define BAUDRATE 19200

//#define BAUDRATE 115200

/* Режим двойной скорости UART (бит

U2C)*/

//#define UART_DOUBLESPEED

Это настройка скорости передачи порта по которому наш бут будет общаться

с внешним миром. По дефолту идет 115200, но у меня на 115200 так и не

заработало, поэтому я понизил до 19200. Работает стабильней некуда. Режим

удвоения скорости я никогда не юзаю. Он пригождается лишь когда

работаешь на медленных кварцах, вроде часового. А так — лишняя

сущность. Поэтому закомменчено.

* Выбор порта для кнопки входа в загрузчик

* Чтобы войти в загрузчик надо чтобы при запуске эта кнопка замыкала пин на

землю

#define BLPORT PORTD

#define BLDDR DDRD

#define BLPIN PIND

#define BLPNUM PIND7

* Выбор порта для индикатора работы загрузчика

Светодиод горит - мы в загрузчике

#define ENABLE_BOOT_LED

#define BIPORT PORTD

#define BIDDR DDRD

#define BIPIN PIND

#define BIPNUM PIND5

Это выбор порта инициализации и порта индикации. Оба этих пина

совершенно опциональные.

Порт инициализации нужен в том случае если мы в бутлоадер входим при

замкнутом на землю выводе который вот этой настройкой и определяется. Я

же обычно юзаю вход по таймеру, поэтому для меня эта опция не играет

роли. А порт индикации это уже моя фича, сделана просто для удобства. На

этот пин вешается светодиод и горит когда процессор находится в секции

бутлоадера. Это позволяет мне знать что делает мой проц. Если фича не

нужна, то закомментируй строку #define ENABLE_BOOT_LED и весь код

обработки этого светодиода будет выпилен из исходника директивами

условной компиляции ifdef-endif

Следующая важная опция — способ входа в бут

* Выбор режима загрузчика

* SIMPLE-Mode - Загрузчик стартует когда нажата его кнопка

* переход к основной программе осуществляется после сброса

* (кнопка должна быть отжата) либо по команде от программатора

* При этом режиме вывод на кнопку конфигурируется как вход-с подтягом,

* но при выходе из загрузчика все выставляется по умолчанию

* POWERSAVE-Mode - Startup is separated in two loops

* which makes power-saving a little easier if no firmware

* is on the chip. Needs more memory

* BOOTICE-Mode - для зашивки JTAGICE файла upgrade.ebn в Мегу16.

* что превращает ее в JTAG отладчик. Разумеется нужно добавить весь

необходимый

* обвяз на кристалл для этого. И частота должна быть везде прописана как

7372800

* в F_CPU Для совместимости с родной прошивкой JTAG ICE

* WAIT-mode Bootloader ожидает команды на вход, если ее не было в течении

промежутка времени

* (который настраивается) то проихсодит переход к основной программе.

//#define START_SIMPLE

#define START_WAIT

//#define START_POWERSAVE

//#define START_BOOTICE

/* Команда для входа в загрузчик в START_WAIT */

#define START_WAIT_UARTCHAR 'S'

/* Выдержка для START_WAIT mode ( t = WAIT_TIME * 10ms ) */

#define WAIT_VALUE 400 /* сейчас: 300*10ms = 3000ms = 3sec */

Выбираешь нужную, а остальное комментируешь. В принципе, рулят

START_SIMPLE — вход по наличию низкого уровня на заданом выводе и

START_WAIT — вход в бутлоадер по спец символу из UART в течении

времени которое определено в переменной WAIT_VALUE. У меня комп

немного подтормаживает (старичок, ага) поэтому ставлю 4 секунды. Иначе

AVRProg не успевает пнуть в порт символ и запустить бут. После 4х секунд

начинается выполнение основной программы.

В этом файле закончили, переходим к makefile тут комментарий начинается

с #

Вначале выбираем свой процессор:

# MCU name

## MCU = atmega8

MCU = atmega16

## MCU = atmega162

## MCU = atmega169

## MCU = atmega32

## MCU = atmega324p

## MCU = atmega64

## MCU = atmega644

## MCU = atmega644p

## MCU = atmega128

## MCU = at90can128

Затем размер бутсектора

#/* Select Boot Size in Words (select one, comment out the others) */

## NO! BOOTSIZE=128

## NO! BOOTSIZE=256

BOOTSIZE=512

## BOOTSIZE=1024

## BOOTSIZE=2048

Первые две опции не катят, ибо бут в них не влезет. А вот 512 и 1024 вполне

пригодны. Для начала поставь 512, если не влезет, то изменишь на 1024.

Размер бутлоадера зависит от количества включеных фишек и опции запуска.

Для Wait и Simple хватает и 512 слов.

Ниже можешь посмотреть адреса загрузочных секторов у разных

микроконтроллеров. Если твоего нет в списке, то можешь его добавить по

аналогии, прописав по даташиту числа. Не забыв добавить его строку и в

записях что я приводил выше. Еще надо поковырять файл chipdef.h который

идет в составе сорцев и добавить и там свой контроллер, точнее его

инклюдник.

Если поковырять makefile еще ниже, то можно найти где прописываются

пути к WinAVR

# ---------------------------------------------------------------------------

# Define directories, if needed.

#DIRAVR = c:/winavr

#DIRAVRBIN = $(DIRAVR)/bin

#DIRAVRUTILS = $(DIRAVR)/utils/bin

#DIRINC = .

#DIRLIB = $(DIRAVR)/avr/lib

Это на случай если будут ошибки при компиляции.

Теперь сохраняй изменения в makefile и залезь в папку проекта, и грохни там

все *.hex *.o *.map *.lss.

Я не знаю почему, но видимо в одном из этих файлов Студия при

предыдущей компиляции сохраняет параметры из make и дальнейшие правки

makefile не приносят результата. Я минут 20 пытался понять какого черта у

меня бутлоадер не хочет влезать в память, пока не заглянул в hex файл и не

увидел, что адрес бутсектора начинается далеко за пределами памяти Меги16

— т.к. первый раз, для пробы, я скомпилировал под Мегу32 и не смотря на

то, что в makefile я все поправил на Mega16 и сохранил, но при компиляции

Студия настойчиво совала бут черти куда. Пока не удалил эти файлы и не

скомпилил заново (они появляются при компиляции) ничего не заработало.

Теперь компилируй загрузчик и получай на выходе main.hex файл —

обычную прошивку. Для проверки открой его блокнотом и позырь на начало

и конец, предварительно рекомендую покурить формат Intel HEX:

:103C000011241FBECFE5D4E0DEBFCDBF10E0A0E69B

……

тут куча барахла — это код нашего загрузчика

……

:0E3FA0;00B1CE5D9BFECF2CB8ADCEF894FFCF16

:0400000300003C00BD

:00000001FF

Жирным я выделил адреса которые тебя интересуют. 3C00 - адрес начала

сектора (в байтах! В даташите он приведен в словах, так что умножай на два

1E00*2=3C00) размером в 512 слов. 3FA0 адрес начала последней строки

кода загрузчика, а число перед адресом (0E) — длинна этой строки.

3FA0+0E = 3FAE адрес самого последнего байта загрузчика. Последний

адрес флеш памяти для ATmega16 это 3FFF так что у нас еще 81 байт в

запасе остался ;)))))

Ок, загрузчик с включенными фичами входит в память. Так что все в

порядке. Если у тебя с твоим набором функций не влезет в память, то

придется выбирать бутсектор на 1024 слова и перекомпилировать все заново.

Готово, у нас есть hex файл, можно прошивать. Подключаем программатор

(да, он тут потребуется, а ты думал в сказку попал? Нифига, программатор

штука такая без которой никуда) и заливаешь ее в МК. Сразу предупреждаю

шиться будет долго. Т.к. будет заливаться полная прошивка на 16кБ (для

мега16). Причем что avrdude@usbasp, что AVRProg@JtagICE — все

ругаются на какую то ошибку, дудка порой виснет на чтении, однако если

прочитать потом кристалл и сравнить два хекса, то будет видно, что лоадер

четко встал в ввереные ему адреса.

Осталось сделать страшное :) Выставить Fuse биты.

Во-первых надо активировать бит BOOTRST

Во-вторых выставить размер бут сектора в битах BOOTSZ1..0, для 512 на

Mega16 это 01

Готово.

Как проверить работу Bootloader’a

Теперь нам надо соединить микроконтроллер с компом через RS232 или его

USB эмуляцию. У меня USB, главное чтобы виртуальный USB был в числе

первых четырех COM портов. У меня он зарегился в системе как COM4

Запускем терминалку, делаем коннект на порт к которому подключен наш

контроллер и вызваем срабатывание условиях. У меня в данный момент бут

настроен на Start_Wait поэтому я просто жму RESET (зажигается диод что

проц в буте) и посылаю микроконтроллеру букву “S” в ответ мне приходит

“AVRBOOT” Ок, работаем. Если ничего не делать, то диод погаснет через

4ре секунды — вышли из бут сектора. Но если в микроконтроллер не зашито

еще ничего, то быстро проскочив через 16кб пустоты проц опять выполнит

код бутлоадера и так по кругу, диод будет тупо гореть.

Как прошивать через Bootloader

Закрываем терминалку, чтобы освободить порт.

Подключаем контроллер, подаем питание. Запускаю студию, жму RESET на

плате микроконтроллера и в меню студии быстро выбираю Tool — AVR

Prog… Помним, что у нас в запасе 4 секунды.

Запускается AVRProg, стучится в порты с вопросом”S”?, а из одного из них

ему “Алоха браза я тут!” Это радостное событие отмечается открытием окна

AVR Prog:

Ну, а дальше тривиально. Выбираем кекс для флеша, если надо и для епрома

и шьем. Шьется просто реактивно! Закрываем AVR Prog, делаем RESET,

ждем 4ре секунды — прога пошла!

Ссылки по теме:

Загрузчик MegaLoad более компактный, но требует свою прогу

P.S.Народ, кто использует/пишет загрузчики, накидайте мне в комментарии

линков на то, чем пользуетесь вы. А то я особо тему не копал, нашёл что

удовлетворяло моим условиям и успокоился. Хотелось бы в статью еще

добавить подборку линков на разные бутлоадеры под разные языки и

компиляторы. Подумалось тут…

Бутлоадер настроен на определенную частоту. Но для отладочной платы это

не очень удобно, там порой может потребоваться смена частоты. Частоту

можно изменить, переткнув кварц, но тогда бутлоадер работать перестанет

— собьется частота UART и потребуется опять программатор (которого

может и не быть под рукой), чтобы перешить бутлоадер под новую частоту.

Единственно, что можно менять – кварцы с частотами степени 2, тогда

просто у USART будет скакать скорость, скажем, кварц на 8мгц — скорость

9600 бод, поставили кварц на 16мгц — скорость на том же буте стала уже

19200. Проблема может решаться таким образом — числа определяющие

скорость уарта мы кладем в последниие адреса EEPROM (если там 0, то

можно задать какой нибудь дефолт, например 9600 для частоты 8Мгц, чтобы

можно было хоть как то оживить МК), а затем, если мы хотим поменять

кварц и перешить прогу на новую частоту, то сначала на прежнем буте не

перезагружаясь, пока он еще доступен, зашиваем вначале новую прошивку,

потом новый Епром с числами под новый кварц, перезагружаемся — меняем

кварц и вот— у нас опять МК онлайн. Надо добавить в этот лоадер такую

фичу.

Прошивка PinboardProg для превращения демоплаты PinBoard

в ISP программатор

Хай Pinboard сообщество! Нас теперь уже почти сто человек :) Помнится я

обещал, что будет прошивка позволяющая превратить демоплату в

программатор для прошивки других МК. Пацан сказал — пацан сделал :)

Итак, вот две прошивки. Для плат на базе Atmega16 и Atmega32. Тактовая 8

МГц (дефолтная настройка).

16_PinboardPROG.hex

32_PinboardPROG.hex

Далее как обычно в картинках.

Вначале стандартно, пинаем бутлодыря. И через AVRProg заливаем в память

прошивку:

Прога сама определила что у нас бутлоадер, поэтому процессор выбрать

нельзя.

После сего экшена закрываем AVRProg и перегружаем процессор платы.

После отработки бута LED2 должен погаснуть (а на Мега32 они так не

горит), но начнут перемигиваться диоды LED2 и LED1, чтобы это увидеть не

забудь накинуть два джампера на выводы: