Золотовский Д.В. Учебный курс для новичков по микроконтроллерам AVR. Часть 1
Подождите немного. Документ загружается.
Также стоит упомянуть бит SCKDIV8 которого нет в Atmega16, но который
часто встречается в других контроллерах AVR. Это делитель тактовой
частоты. Когда он установлен, т.е. в нуле, то частота выставленная в битах
CКSEL0…3 делится на 8, на чем в свое время прилично застрял Длинный,
долго пытаясь понять чего это у него западло не работает. Вся прелесть в
том, что этот делитель можно отключить программно, записав в регистр
CLKPR нужный коэффициент деления, например один. Весь прикол в том,
что SCKDIV8 активен по дефолту! Так что внимательней!
Биты SUT задают скорость старта МК после снятия RESET или подачи
питания. Величина там меняется от 4ms до 65ms. Мне, за всю практику, пока
не довелось эту опцию использовать — незачем. Так что ставлю на максимум
65ms - надежней будет.
Бит RSTDISBL способен превратить линию Reset в одну из ножек порта, что
порой очень нужно, когда на какой-нибудь крошечной Tiny не хватает ножек
на все задачи, но надо помнить, что если отрубить Reset, то автоматически
отваливается возможность прошивать контроллер по пяти проводкам. И для
перешивки потребуется высоковольтный параллельный программатор,
который стоит несколько тысяч и на коленке сделать его проблематично,
хотя и возможно.
Второй заподлянский бит это SPIEN если его поставить в 1, то у тебя тоже
мгновенно отваливается возможность прошивать по простому пути и опять
будет нужен параллельный программатор. Впрочем, успокаивает то, что
сбросить его через SPI невозможно, по крайней мере, в новых AVR (в
старых, в AT90S*** было можно)
WDTON отвечает за Собачий таймер, он же Watch Dog. Этот таймер
перезагружает процессор, если его периодически не сбрасывать –
профилактика зависаний. Если WDTON поставить в 0, то собаку нельзя
будет выключить вообще.
BODLEVEL и BODEN - это режим контроля за напряжением. Дело в том,
что при определенном пороге напряжения, ниже критического уровня,
контроллер может начать сильно глючить. Самопроизвольно может
запортачить, например, EEPROM или еще что откосить. Ну, а ты как думал,
не покорми тебя с пару недель — тоже глючить начнешь :)
Так вот, для решения этой проблемы есть у AVR встроенный супервизор
питания. Он следит, чтобы напруга была не ниже адекватного уровня. И если
напруги не хватает, то просто прижимает RESET и не дает контроллеру
стартовать. Вот эти два фуза и рулят этой фичей. BODEN включает, а
BODLEVEL позволяет выбрать критический уровень, один из двух. Какие?
Не буду раскрывать, посмотри в даташите (раздел System Control and Reset).
JTAGEN - Включить JTAG. По умолчанию активна. Т.е. JTAG включен. Из-
за этого у MEGA16 (а также 32 и прочих, где есть JTAG) нельзя использовать
вывода порта C, отвечающие за JTAG. Но зато можно подключать JTAG
отладчик и с его помощью лезть контроллеру в мозги.
EESAVE - Защита EEPROM от стирания. Если эту штуку включить, то при
полном сбросе МК не будет стерта зона EEPROM. Полезно, например, если в
EEPROM записываются какие-либо ценные данные по ходу работы.
BOOTRST - перенос стартового вектора в область бутлоадера. Если эта
галочка включена, то МК стартует не с адреса 00000, а с адреса бутсектора и
вначале выполняет бутлоадер. Подробней про это было написано в статье
про прошивку через лоадер.
BOOTSZ0..1 - группа битов, определяющая размер бут сектора. Подробней
смотри в даташите. От контроллера к контроллеру они отличаются.
Lock Bits
Это собственно, и к фузам то отношения не имеет. Это биты защиты.
Установка этих битов запрещает чтение из кристалла. Либо флеша, либо
ЕЕПРОМА, либо и того и другого сразу. Нужно, только если ты продаешь
свои устройства. Чтобы злые конкуренты не слили прошивку и не заказали в
китае более 9000 клонов твоего девайса, оставив тебя без штанов. Опасности
не представляют. Если ты заблокируешь ими кристалл, то выполни полное
стирание и нет проблемы.
Характерной особенностью установленных лок битов является считываемая
прошивка — в ней байты идут по порядку. Т.е. 00,01, 02, 03, 04… FF, 00…
Видел такую срань? Значит не судьба тебе спереть прошивку - защищена =)
Техника безопасности.
И главное правило при работе с FUSE битами - ВНИМАНИЕ, ВНИМАНИЕ и
ЕЩЕ РАЗ ВНИМАНИЕ! Не выставляйте никогда FUSE, не сверившись с
даташитом, даже если срисовываете их из проверенного источника.
Мало ли в какой нотации указал их автор, в прямой или инверсной. Так что
если повторяете какую-либо конструкцию, то перед тем как ставить фузы,
проверьте – то ли вы вообще ставите!
Обязательно разберитесь, что означает галочка в прошивающей программе.
Ноль или единицу. Включено или выключено! Стандарта нет!!!
Если фуз биты задаются двумя числами - старший и младший биты, то
выставляются они как в даташите. Где 0 это включено.
Неплохой FUSE калькулятор
Второе, железное, правило работы с FUSE. Запомните это навсегда и не
говорите, что я не учил.
ВНАЧАЛЕ ЧИТАЕМ ТЕ, ЧТО ЕСТЬ, ПОТОМ ЗАПИСЫВАЕМ ТЕ
КОТОРЫЕ НАДО НАМ
Чтение - модификация - запись. ТОЛЬКО так. Почему? Да просто часто
бывает как - открыл вкладку FUSE, а программатор попался тупой и сам их
не считал. Как результат - у тебя там везде пустые клеточки. Довольный,
выставил только те, что тебе надо SKSEL, а потом нажал WRITE. Тут то и
наступает, Обычно, кабздец. Т.к. в контроллер записываются не только те,
что ты изменишь, а ввобще вся секция. С теми самыми пустыми клеточками.
Представь какой трешняк там будет. То-то же! А потом бегут жаловаться по
комментам и форумам, мол, я ничего такого не трогал — оно само. Ага, щаз!
Так что, еще раз — Чтение, Модификация, Запись!
Подсказка:
Как с одного взгляда, определить какого типа (прямые или инверсные) fuse
биты в незнакомой прошивающей программе?
Дедуктивный метод: Нажмите чтение Fuses и посмотрите на состояние бита
SPIEN. Этот бит всегда активен, а если он будет сброшен, то программатор
контроллер даже определить не сможет. Если SPIEN в 1 - значит фьюзы
инверсные, как в PonyProg. Если ноль - значит по нотации Atmel.
Отладочная плата PinBoard v1.1
В один прекрасный момент я задумался — а на кой ляд я трачу столько
времени на сооружении разного обвяза при отладке новых модулей и при
подготовке экспериментов?
Ведь все можно сделать в единой отладочной плате, чтобы можно было
просто соединить нужными перемычками блоки и получить сразу кусок
решения. Нужна была демоплата.
Что такое демоплата? Демоплата — это универсальный полигон для
экспериментов. Идеальное средство для быстрого старта. На ней
смонтирован микроконтроллер, а также вся необходимая обвязка для его
работы. Плюс разные полуфабрикаты, позволяющие облегчить
эксперименты.
Готовое устройство, где все уже подключено, разведено как надо. Купил -
включил - работай. Риск что-либо сжечь в ходе экспериментов снижен
максимально. Где нет нужды парить мозг проблемой “чем прошить”, “как
запустить”, “Как правильно все подключить”. Первые шаги делаются быстро
и легко.
А потом, когда ты уже освоишься с контроллером, то запросто можно
посмотреть как сделано на демоплате и перенести это решение в свое
устройство.
В принципе, идея не нова — по такому пути идет компания
Микроэлектроника с их демоплатой EasyAVR5 (от 7 до 9 тысяч рублей).
Плата замечательная, но на мой взгляд дороговата и многие фичи там
избыточные и одноразовые. В том смысле, что раз побаловался, изучил и
больше они не интересны. А кое чего нет вообще, например возможности по
быстрому сварганить аналоговую цепочку или фильтр.
Плюс ко всему, в исходном варианте EasyAVR5 идет голой, только плата с
простейшей периферией вроде светодиодов и кнопочек, а LCD дисплеи
модули расширения надо покупать отдельно и стоят они тоже негуманно.
Основную же стоимость добавляет многослойная плата с кучей джамперов и
переключателей, позволяющая витиевато все это коммутировать.
Такой расклад меня не устроил поэтому я посидел несколько дней,
поворошил в памяти все основные грабли и неудобства которые мне
приходилось часто решать, попытался продумать какие задачи мне еще
предстоит расковырять и что для этого неплохо было бы подготовить и
получилось вот что:
Концепция была отличной от традиционных отладочных плат. Я не
стремился до предела нафаршировать ее разной периферией, но постарался
по максимуму облегчить и ускорить подключение к ней чего угодно.
Вот фичи которые мне удалось реализовать:
Независимость и взаимозаменяемость контроллеров
Микроконтроллер должен быть максимально независимым. То есть не
должно быть такой ситуации, что вот эти вот ножки жестко завязаны на LCD
дисплей, а эти на матрицу кнопок. Это можно легко развести и будет красиво
смотреться, но когда переносишь в реальное устройство то куда лучше
разводить плату как тебе удобно, а не как она у тебя разведена и
запрограммирована!) на монтажной плате. Поэтому у меня есть независимые
блоки, соединяющиеся длинными проводными перемычками в любом
порядке.
Где это возможно я старался делать с помощью обычных комповых
джамперов. Сам микроконтроллер может быть любым из сороконогих от
ATMega8535 до ATmega32. По дефолту стоит Mega16.
Вся прелесть архитектуры AVR в том, что их микроконтроллеры
различаются, по большей части, лишь количественно — больше/меньше ног,
флеша, памяти, периферии. А сам код совместим.
Так что если надо перебросить код с ATMega16 на Atmega8 или ATTiny2313
то достаточно только поменять файл макроопределений *.inc А остальное
останется почти также. Ну может заменить название некоторых битов и
регистров, тут компилятор сам подсветит ошибку. Причем я говорю про код
написанный на ассемблере !!!). Если же писать на Си, то править вообще
скорей всего ничего не придется, только лишь указать другой тип МК.
Встроенный внутрисхемный программатор и гибкая система прошивки
Основная работа с платой идет через bootloader.
Это позволяет быстро зашить программу, а также полностью защищает от
классических ошибок начинающих — блокировки кристалла неправильно
выставленными FUSE битами. Посредством загрузчика нельзя что-либо
испортить.
Также, зашив контроллер демоплаты специальной прошивкой ISP
программатора, демоплата легко превращается в ISP программатор,
способный прошить AVR контроллер другому независимое устройству,
например вашей самостоятельной разработке. Для этого нужен всего лишь
специальный шнур входит в комплект).
Если же вдруг потребуется подкорректировать FUSE биты процессора
демоплаты или залить bootloader в новый процессор при модернизации платы
на более мощный контроллер), то это не составит проблемы.
;
Ведь в плату встроен скоростной USB программатор, способный прошивать
практически все виды контроллеров серии AVR.
Для работы с ним используется мощная и очень популярная консольная
программа avrdude Windows,Linux,MacOS).
А также простая графическая оболочка GUI (SinaProg), на случай если вас
смущает консольный интерфейс avrdude.
Также можно прошить прошить программу через интерфейс JTAG.
Внутрисхемная отладка.
В плату встроен дополнительный микроконтроллер который может
организовать внутрисхемную отладку по интерфейсу JTAG.
JTAG это мощнейший инструмент, позволяющий заглянуть в недра реально
работающего контроллера. Найти ошибки в программе или разобраться в
запутанной логике устройства.
С помощью JTAG можно:
•
Пошагово выполнять программу в реальном контроллере.
•
Смотреть состояние регистров, переменных, вручную их произвольно
менять.
•
Ставить точки останова на разные ключевые события.
•
Прошивать микроконтроллер и менять fuse биты.
Отладка идет в AVR Studio — там же где и пишется программа.
При желании можно зашить в контроллер JTAG адптера любую другую
программу и использовать ее как вспомогательный микроконтроллер. А
когда нужда в дополнительном контроллере отпадет сменить прошивку
обратно на JTAG.
Все прошивки и инструкции по перешивке контроллера прилагаются.