Пример работы программатора AVR ISP USB L с микроконтроллером ATtiny 2313 A .
Введение
AVR ISP USB L является STK500 совместимым программатором и предназначен для программирования (совместно с программой AVR Studio) всех 8-разрядных микроконтроллеров с RISC-архитектурой серии AVR, обладающих возможностью внутрисхемного программирования (интерфейс ISP).
Характеристики AVR ISP USB L
Совместим с AVR Studio (AVR Studio 4.12 и более поздними версиями);
Поддерживает все 8-разрядные AVR микроконтроллеры с возможностью внутрисхемного программирования (интерфейс ISP);
Поддержка программирования Flash и EEPROM;
Поддержка программирования битов конфигурации (fuses ) и битов блокировки (lockbits);
Регулируемая скорость программирования (1.2кГц, 4.0кГц, 57.6 кГц, 115.2кГц, 460.8кГц и 1.845МГц частоты SCK);
Питание от шины USB, не требует внешнего источника питания;
Два напряжения питания процессора 3.3 В и 5.0 В (выбирается перемычкой);
Защита от короткого замыкания (самовосстанавливающийся предохранитель), допускается питать программируемый микроконтроллер в схеме, которая потребляет не более 50 мА.
Начальная подготовка к работе
Для начала работы с AVR ISP USB L выполните следующие шаги:
Установите AVR Studio.
Установите USB драйвер.
Подключите AVR ISP USB L к компьютеру, компьютер должен обнаружить и автоматически
установить новое оборудование.
С помощью диспетчера устройств определите номер виртуального компорта, который должен находится в приделах от (COM1) до (COM8) . Перенумеруйте компорт если его номер выше чем (COM8).
Подключите микроконтроллер к программатору (в данном примере это ATtiny2313A-PU). Микроконтроллер используется новый, который ни разу не программировался.
Начало работы (проверка связи с программатором)
Запускаем AVR Studio и нажимаем кнопку () на панели инструментов, эта кнопка позволяет выбрать, к какому программатору и коммуникационному порту следует подключиться. Выбираем STK500 (внутрисхемный программатор AVR ISP USB L командно совместим с STK500) и
виртуальный компорт, в данном примере
это (COM4). Нажимаем кнопку (
)
:
Если программатор не будет найден (данный виртуальный порт не существует, программатор подключен к другому порту, программатор не подключен):
Внимание! Программатор может работать только с виртуальными портами от COM1 до COM8.
В случае успешного соединения появится окно:
Программатор успешно подключен, можно приступать непосредственно к программированию.
Программирование микроконтроллера (чтение байт сигнатуры)
После успешного соединения программатора и компьютера, проверим связь с микроконтроллером. Микроконтроллер ATtiny2313A должен быть подключен к программатору согласно схеме:
Наличие кварцевого резонатора необязательно, если планируется работать от встроенного RC-генератора.
Для проверки связи с микроконтроллером ATtiny2313A переходим на вкладку (Main).
Вкладка (Main) содержит две группы настроек:
Device and Signature Bytes
Programming Mode and Target Settings
Device and Signature Bytes (Устройство и Байты сигнатуры)
В этой группе располагаются две кнопки:
Кнопка (), при нажатии на которую выполняется полное стирание выбранного устройства. При этом стираются Flash и EEPROM, а также биты блокировки.
Кнопка (), при нажатии на которую выполняется чтение байт сигнатуры микроконтроллера.
Pr ogramming Mode and Target Settings (Режим программирования и частоты сигнала SCK)
В этой группе располагается одна кнопка (), при нажатии на которую появляется окно выбора частоты сигнала SCK.
У нового микроконтроллера ATtiny2313A тактовая частота равна 1МГц, следовательно, частота SCK должна быть не выше 250кГц. Ближайшая подходящая скорость 115.2 кГц. Конечно, можно программировать и на скорости SCK равной 4кГц, но тогда процесс программирования сильно затянется. Выбираем тактовую частоту 115.2кГц и нажимаем () для записи настройки. Настройка сохраняется в энергонезависимой памяти программатора:
В этой группе также располагается список режимов программирования, проследим, чтобы был выбран “ISP mode”. Режим ”PP/HVSP mode” данным программатором не поддерживается:
Непосредственно для чтения сигнатурных байтов, из выпадающего списка, выбирается нужный микроконтроллер, в нашем случае это ATtiny2313A:
Нажимаем кнопку (). Если связь с микроконтроллером отсутствует (неправильное подключение), появится окно “ISP Mode Error”:
Окно “ISP Mode Error” также может появится, если частота SCK завышена.
Частота сигнала SCK должна быть в четыре раза ниже тактовой частоты микроконтроллера!
В случае успешного чтения байт сигнатуры:
Непосредственно байты сигнатуры микроконтроллера ATtiny2313A (данные из документации на микроконтроллер) :
0x000: 0x1E (код производителя Atmel).
0x001: 0x91 (размер Flash памяти 2KB).
0x002: 0x0A (это микроконтроллер ATtiny2313/A, если байт 0x001 равен 0x91).
Связь с микроконтроллером установлена, приступаем к программированию битов конфигурации.
Программирование микроконтроллера (запись конфигурационных бит)
На вкладке (Fuses) представлены доступные для выбранного типа микроконтроллера (ATtiny2313A) конфигурационные биты.
Конфигурационными битами называют особую область памяти (3 байта) в AVR микроконтроллерах отвечающую за начальную (глобальную) конфигурацию. Этими битами мы указываем микроконтроллеру, с каким задающим генератором ему работать (внешним / внутренним), делить частоту генератора на коэффициент или не нужно, использовать ножку сброса как сброс или как дополнительный порт ввода-вывода, количество памяти для загрузчика и многое, многое другое. У каждого контроллера свой набор бит конфигурации. Все биты конфигурации прописаны в документации на микроконтроллер. С завода, по умолчанию, биты конфигурации выставлены для работы микроконтроллера от внутреннего задающего генератора. Ничего довешивать не нужно подал питание, и он работает. Если нужно как-то изменить работу микроконтроллера, например, заставить его работать от внешнего кварцевого резонатора, нужно изменить соответствующие биты.
Обратите
внимание, что полное стирание
микроконтроллера (
) не влияет на
конфигурационные биты.
Описание конфигурационных бит микроконтроллера ATtiny2313A. Новый микроконтроллер имеет следующие настройки:
Внимание! Не выключайте бит SPIEN. Выключение этого бита, запретит последовательный режим программирования и микроконтроллер не будет отвечать.
Внимание! Не включайте бит RSTDISBL. В последовательном режиме программирования необходима нога RESET. Включение этого бита, выключит ногу RESET и микроконтроллер не будет отвечать.
Пример настроек бит конфигурации для нашего примера:
BODLEVEL - 2.7 вольт
CKDIV8 - выключен
По окончании установки настроек нажимаем кнопку ().
Успешное программирование оканчивается сообщением (поле внизу вкладки):
После записи настроек микроконтроллер работает от внутреннего RC-генератора частотой 8МГц. Порог срабатывания RESET – 2.7 вольта.
Программирование микроконтроллера (прошивка Flash и EEPROM)
До начала работы нужно скачать пример проекта на ассемблере (микроконтроллер ATtiny2313A) для AVR Studio. Ссылка: TEST _ ATtiny 2313 A _01. zip
Распакуйте архив в произвольную папку или корневой каталог. В данном примере это D:\TEST_ATtiny2313A_01\
Внимание! Имена папок и файлов должны быть только на латинице.
Для программирования Flash и EEPROM памяти микроконтроллера, переходим на вкладку (Program).
На этой вкладке нас интересуют следующие группы настроек:
Device (Устройство)
Flash (Память программы)
EEPROM (Энергонезависимая память)
Для непосредственного программирования указываем путь к *.hex и (при необходимости) к *.eep файлам.
Далее нажимаем кнопку (),
которая находится в группе ”Flash”,
если хотим запрограммировать Flash
память микроконтроллера.
В случае успешного программирования Flash памяти микроконтроллера:
Также, в случае ошибки программирования Flash, появляется окно (нет связи с микроконтроллером или частота SCK завышена):
Для программирования EEPROM нажимаем
кнопку (),
которая находится в группе ”EEPROM”.
В случае успешного программирования EEPROM памяти микроконтроллера:
В случае ошибки программирования:
Также, в случае ошибки программирования EEPROM, появляется окно (нет связи с микроконтроллером или частота SCK завышена):
Дополнительно на вкладке (Program) присутствует группа настроек (ELF Production File Format ):
Файл с расширением.elf может содержать в себе содержимое обоих FLASH и EEPROM, а также биты конфигурации и блокировки. Этот формат удобен в использовании при производстве, когда нужно программировать большое количество микроконтроллеров одной прошивкой.
Чтобы создать *.elf файл нужно:
Указать путь к *.hex файлу.
Указать путь к *.eep файлу.
Установить и запрограммировать биты конфигурации и защиты.
Установить флажки.
Успешное сохранение *.elf файла оканчивается сообщением:
Для программирования микроконтроллера файлом *.elf нужно:
Программирование микроконтроллера (запись LockBits)
LockBits (Биты блокировки) – предназначены для защиты Flash и EEPROM памяти микроконтроллера от несанкционированного считывания. Биты защиты программируются последними. Для чтения и программирования защитных бит, переходим на вкладку (LockBits). Вкладка (LockBits) показывает какие режимы защиты программы доступны для выбора при заданном типе микроконтроллера. Биты защиты вычитываются из микроконтроллера и отображаются:
В нашем случае доступны три режима:
“No memory lock features enabled” – биты защиты не установлены.
“Further programming disabled ” – программирование микроконтроллера запрещено, чтение разрешено.
“Further programming and verification disabled ” – программирование и чтение микроконтроллера запрещены.
Как только включен уровень защиты “Further programming and verification disabled”, понизить его выбором более низкой степени защиты “Further programming disabled” невозможно. Единственный способ удалить установленные биты блокировки – это выполнить полное стирание микроконтроллера, при этом Flash и EEPROM тоже стираются.
Дополнительные возможности (чтение калибровочного байта)
Байт калибровки содержит подстроечное значение, которое необходимо записать в регистр OSCCAL для настройки частоты внутреннего RC-генератора (если вы планируете еге использовать). Байт калибровки генератора записывается в микроконтроллер в процессе производства и не может быть стёрт или изменён пользователем.
Oscillator Calibration Byte
В этой группе располагаются:
Для
чтения содержимого калибровочного
байта, из выпадающего списка, выбираем
частоту RC-генератора 8 МГц и нажимаем
(
).
Значение калибровочного байта равно 0x60.
Значение калибровочного байта непосредственно из программы недоступно. Но при помощи программатора его можно записать в любую ячейку памяти микроконтроллера (Flash или EEPROM) и затем прочитать его из программы и записать в регистр OSCCAL.
Пример записи байта калибровки в EEPROM по адресу 20 (десятичное) для RC-генератора частотой 8МГц.
Из
выпадающего списка выбираем ()
частоту RC-генератора 8 МГц. В текстовое
поле “Address”” вводим 20.
Устанавливаем переключатель ().
Нажимаем кнопку ().
Успешная запись калибровочного байта оканчивается сообщением:
Дополнительные возможности (Автоматический режим)
Для программирования нескольких микроконтроллеров одной и той же прошивкой, вкладка (Auto ) предлагает инструмент для автоматизации выполнения заданной пользователем последовательности команд. Команды приведены в списке в порядке выполнения. Чтобы разрешить команду, установите соответствующий флажок.
После нажатия кнопки (), выполнится следующая последовательность операций:
“Erase Device” – стереть микроконтроллер.
“Program Flash” – запрограммировать Flash память.
“Verify Flash” – сравнить Flash и *.hex файл.
“Program EEPROM” – запрограммировать EEPROM память.
“Verify EEPROM” – сравнить EEPROM и *.eep файл.
“Program Fuses” – запрограммировать биты конфигурации.
“Verify Fuses” – сравнить биты конфигурации (с ранее установленными).
”Program lock bits” – запрограммировать биты защиты.
“Verify lock bits ” – сравнить биты защиты (с ранее установленными).
Внимание! Для первого программируемого микроконтроллера нужно установить биты конфигурации и биты защиты.
При необходимости в текстовый файл можно записать протокол выполнения команд, включив
флажок (), "Запись протокола в файл ". После установки флажка "Log to file " весь вывод от команд будет записываться в текстовый файл. Файл выбирается/создаётся нажатием кнопки "Browse " ("Обзор ") и выбором места, где он размещается или должен быть создан. Вывод будет сохраняться в этот файл и в последствии его можно будет посмотреть в текстовом редакторе.
Однажды настроенная, одна и та же последовательность программирования будет выполняться по каждому нажатию на кнопку ().
Дополнительные вкладки (HW Settings )
Вкладка (HW Settings) только для программатора STK500.
Дополнительные вкладки (HW Info )
Вкладка (HW Info) отображает версию прошивки программатора.
Характеристики:
- AVR RISC архитектура
- AVR - высококачественная и низкопотребляющая RISC архитектура
120 команд, большинство которых выполняется за один тактовый цикл
32 8 битных рабочих регистра общего применения
Полностью статическая архитектура - ОЗУ и энергонезависимая память программ и данных
2 КБ самопрограммируемой в системе Flash памяти программы, способной выдержать 10 000 циклов записи/стирания
128 Байт программируемой в системе EEPROM памяти данных, способной выдержать 100 000 циклов записи/стирания
128 Байт встроенной SRAM памяти (статическое ОЗУ)
Программируемая защита от считывания Flash памяти программы и EEPROM памяти данных - Характеристики периферии
Один 8- разрядный таймер/счетчик с отдельным предделителем
Один 16-разрядный таймер/счетчик с отдельным предделителем, схемой сравнения, схемой захвата и двумя каналами ШИМ
Встроенный аналоговый компаратор
Программируемый сторожевой таймер со встроенным генератором
USI - универсальный последовательный интерфейс
Полнодуплексный UART - Специальные характеристики микроконтроллера
Встроенный отладчик debugWIRE
Внутрисистемное программирование через SPI порт
Внешние и внутренние источники прерывания
Режимы пониженного потребления Idle, Power-down и Standby
Усовершенствованная схема формирования сброса при включении
Программируемая схема обнаружения кратковременных пропаданий питания
Встроенный откалиброванный генератор - Порты ввода - вывода и корпусное исполнение
18 программируемых линий ввода - вывода
20 выводной PDIP, 20 выводной SOIC и 32 контактный MLF корпуса - Диапазон напряжения питания
от 1.8 до 5.5 В - Рабочая частота
0 - 16 МГц - Потребление
Активный режим:
300 мкА при частоте 1 МГц и напряжении питания 1.8 В
20 мкА при частоте 32 кГц и напряжении питания 1.8 В
Режим пониженного потребления
0.5 мкА при напряжении питания 1.8 В
Общее описание:
ATtiny2313 - низкопотребляющий 8 битный КМОП микроконтроллер с AVR RISC архитектурой. Выполняя команды за один цикл, ATtiny2313 достигает производительности 1 MIPS при частоте задающего генератора 1 МГц, что позволяет разработчику оптимизировать отношение потребления к производительности.
AVR ядро объединяет богатую систему команд и 32 рабочих регистра общего назначения. Все 32 регистра непосредственно связаны с арифметико-логическим устройством (АЛУ), что позволяет получить доступ к двум независимым регистрам при выполнении одной команды. В результате эта архитектура позволяет обеспечить в десятки раз большую производительность, чем стандартная CISC архитектура.
ATtiny2313 имеет следующие характеристики: 2 КБ программируемой в системе Flash память программы, 128 байтную EEPROM память данных, 128 байтное SRAM (статическое ОЗУ), 18 линий ввода - вывода общего применения, 32 рабочих регистра общего назначения, однопроводный интерфейс для встроенного отладчика, два гибких таймера/счетчика со схемами сравнения, внутренние и внешние источники прерывания, последовательный программируемый USART, универсальный последовательный интерфейс с детектором стартового условия, программируемый сторожевой таймер со встроенным генератором и три программно инициализируемых режима пониженного потребления. В режиме Idle останавливается ядро, но ОЗУ, таймеры/счетчики и система прерываний продолжают функционировать. В режиме Power-down регистры сохраняют свое значение, но генератор останавливается, блокируя все функции прибора до следующего прерывания или аппаратного сброса. В Standby режиме задающий генератор работает, в то время как остальная часть прибора бездействует. Это позволяет очень быстро запустить микропроцессор, сохраняя при этом в режиме бездействия мощность.
Прибор изготовлен по высокоплотной энергонезависимой технологии изготовления памяти компании Atmel. Встроенная ISP Flash позволяет перепрограммировать память программы в системе через последовательный SPI интерфейс или обычным программатором энергонезависимой памяти. Объединив в одном кристалле 8- битное RISC ядро с самопрограммирующейся в системе Flash памятью, ATtiny2313 стал мощным микроконтроллером, который дает большую гибкость разработчика микропроцессорных систем.
ATtiny2313 поддерживается различными программными средствами и интегрированными средствами разработки, такими как компиляторы C, макроассемблеры, программные отладчики/симуляторы, внутрисхемные эмуляторы и ознакомительные наборы.
Микроконтроллер ATTiny2313 является возрождением в новой серии старого микроконтроллера AT90S2313, который в свое время вышел довольно удачным. ATTiny2313 улучшенный вариант своего предка. Но он также унаследовал и довольно скромную периферию. Так что, в плане функциональности ATTiny2313 скромноват. Микроконтроллер выпускается в двух вариантах – обычном (ATTiny2313) и с пониженным питанием (ATTiny2313V ). За пониженное питание приходится платить понижением тактовой частоты микроконтроллера (более медленная работа).
Общие характеристики:
- 120 инструкций оптимизированных для программирования на языках высокого уровня;
- 32 регистра общего назначения (я тащусь от этого);
- почти каждая инструкция выполняется за 1 такт генератора, за счет чего быстродействие достигает 20 MIPS (20 миллионов операций за секунду);
- 2 килобайта флеш-памяти для программ. Флеш-память может программироваться прямо с контроллера (сама себя);
- 128 байт EEPROM (энергонезависимая память);
- 128 байт SRAM (оперативная память).
Что мы имеем на борту у этого чипа из периферии?
- один 8 битный таймер/счетчик;
- один 16 битный таймер/счетчик;
- четыре ШИМ канала;
- аналоговый компаратор;
- Watchdog таймер;
- USI универсальный последовательный интерфейс;
- USART (это компьютерный COM RS232).
Особые плюшки:
Питание, частота:
1.8 – 5.5В (для ATTiny2313V) до 10МГц
2.7 – 5.5В (для ATTiny2313) до 20МГц
В рабочем режиме потребляет 230 мкА при питании 1.8 В и частоте задающего генератора 1МГц. В режиме энергосбережения Power-down кушает меньше 1мкА при 1.8В
Программирование
ATTiny2313 умудрился пережить еще одну ревизию и обзавелся буковкой А
в конце. Из нововведений следует отметить:
— Появились внешние прерывания на всех ножках.
— Убрано разделение на обычное и низковольтное питание. ATTiny2313А может питаться от 1.8 до 5.5В, при этом лишь необходимо соблюдать ограничения по частоте от 4МГц (для 1.8В) до 20Мгц.
— Значительно уменьшено потребление тока, как в штатном режиме, так и в режимах энергосбережения – соответственно 190мкА и 0.1мкА.
Мало того, в результате последней ревизии — ATTiny2313 обзавелся старшим братом ATTiny4313 (без буковки А). Старший брат аналогичен ATTiny2313А за исключением в два раза увеличенной памяти (4 кбайт Flash, 256 байт EEPROM, 256 байт SRAM). Такие преобразования показывают намеренья Atmel продолжать поддерживать данный микроконтроллер.
По причине плохой доступности и непонятной цены новых версий ATTiny2313А и ATTiny4313 мои устройства будут разрабатываться на старом варианте ATTiny2313. Но так как новые версии совместимы со старыми то, теоретически, прошивки должны работать и на новых микроконтроллерах.
Выводы:
Как и все микроконтроллеры AVR серии ATTiny2313 производителен и экономичен. Имеет удобный для разводки платы и пайки корпус SOIC. Расстояния между ножками относительно большое (можно даже умудриться кинуть дорожку на плате между соседними ножками). Простой в изучении. Имеется много литературы на русском языке. Ввиду большой популярности предшественника AT90S2313 разработано много интересных схем в сети для повторения. Широко доступен в продаже. Недорог. Для начала изучения микроконтроллеров – самое то. Из недостатков стоит отметить довольно скромную периферию на сегодняшний день. И как обратная сторона достоинства — корпус SOIC немного великоват (хотя это я уже придираюсь). Небольшие объемы памяти не позволят сделать на ATTiny2313 масштабные проекты. В общем, неплохой высокопроизводительный контроллер для небольших проектов, не требующих особой периферии. В своих устройствах планирую использовать довольно широко по причине наилучшей доступности и дешевизны.
Принципиальная схема программатора на LPT порт показана на рисунке. В качестве шинного формирователя используйте микросхему 74AC 244 или 74HC244 (К1564АП5), 74LS244 (К555АП5) либо 74ALS244 (К1533АП5).
Светодиод VD1 индицирует режим записи микроконтроллера,
светодиод VD2 - чтения,
светодиод VD3 - наличие питания схемы.
Напряжение, необходимое для питания схема берёт с разъёма ISP, т.е. от программируемого устройства. Эта схема является переработанной схемой программатора STK200/300 (добавлены светодиоды для удобства работы), поэтому она совместима со всеми программами программаторов на PC, работающих со схемой STK200/300. Для работы с этим программатором используйтепрограмму CVAVR
Программатор можно выполнить на печатной плате и поместить её в корпус разъёма LPT, как показано на рисунках:
 |
|
 |
 |
Среди радиолюбителей вот уже несколько лет заслуженной популярностью пользуются микроконтроллеры Atmel AVR. Особенностью этих МК является то, что записать «прошивку» в них можно как в параллельном, так и в последовательном режиме.
Восстановление конфигурации Fuse-битов ATtiny13
В радиолюбительской практике наибольшее распространение получили последовательные (SPI — Serial Peripheral Interface) программаторы, имеющие ряд достоинств: их схемы, как правило, проще, чем у параллельных программаторов (в крайнем случае, можно обойтись даже пятью проводниками и двумя резисторами); имеется множество вариантов как самих программаторов, так и управляющих программ под различные ОС; для подключения программатора можно выбрать практически любой порт компьютера — существуют схемы как LPT и СОМ, так и USB-программаторов. К тому же, такой программатор позволяет «прошить» МК, не выпаивая его из устройства (ISP — In System Programmable).
Тем не менее, SPI-режим программирования является, все-таки, урезанным; и некоторые возможности полноценного параллельного программирования в нем не доступны. Наиболее распространенной проблемой последовательного программирования считается невозможность произвести какие-либо действия с МК, если определенные fuse-ячейки этого МК были изменены относительно значений по умолчанию, — в таком случае чип «объявляет забастовку», и не выходит на связь с компьютером: его уже нельзя ни прочитать, ни «прошить» последовательным программатором. И он кажется вышедшим из строя, при этом программа PonyProg, например, выдает такое вот сообщение об ошибке: «Device missing or unknown device (-24), хотя в конечной схеме этот МК может работать вполне нормально.
Причиной такой «необщительности» может быть, к примеру, установка в ноль (а ноль в fuse-битах у AVR означает, что данный бит запрограммирован) бита RSTDISBL — что приводит к отключению внешнего входа сброса и превращению его в обычную линию ввода-вывода; а без внешнего сброса МК не сможет войти в SPI-режим программирования, и будет недоступен для ПК. Еще одна причина, по которой МК становится «невидимым» для SPI-программатора — отсутствие тактирования: fuse-биты, управляющие тактовым генератором (CKSEL0-3), могут быть установлены таким образом, что МК отключит внутренние цепи тактирования и будет требовать внешнего генератора — источника тактовых импульсов; а без тактирования SPI-программирование невозможно.
Причем, неправильно «зашитые» fuse- байты могут быть следствием не только невнимательности или незнания — вполне вероятны также и аппаратные сбои при «прошивании», особенно если «шьют» через одну из вариаций на тему «пяти проводков» — поэтому, от «впавших в кому» МК, лежащих на полке и ожидающих чудесного исцеления, не застрахован никто (а если верить интернету, то через это прошел чуть ли не каждый второй любитель AVR — причем, не обязательно из новичков).
Если же такая неприятность все-таки произошла, и МК перестал устанавливать связь с компьютером, то исправить неправильно выставленные fuse-байты с помощью последовательного программатора уже не удастся. Тем не менее, вовсе не обязательно делать или приобретать новый параллельный программатор (или, тем более, отладочный комплект) только для того, чтобы «вылечить» пару «коматозных» МК, тем более, если старый SPI- программатор вполне устраивает — для этого удобнее воспользоваться простым устройством, схема которого приведена на сайте
Прибор предназначен для «лечения» МК ATtiny2313, но может быть переделан и для любой другой модели AVR — как Tiny, так и Меда — для чего прилагается хорошо закомментированный «исходник» микропрограммы, что дает возможность переписать ее применительно к тому МК, которому в данный момент требуется «скорая помощь». Суть работы такого устройства заключается в том, «пациента» в режим параллельного программирования, и эмулировать на его линиях те сигналы «настоящего» программатора, которые отвечают за изменение состояния fuse-ячеек; а затем записать в этот МК значения fuse-ячеек по умолчанию.
Данное устройство выставляет заводские значения для всех fuse-байтов: старшего, младшего и дополнительного; а вдобавок еще и стирает у «пациента» память программ и данных — в результате чего он приобретает состояние «чистой» микросхемы. В радиолюбительской литера-туре и интернете уже описывались подобные устройства (под названиями Fuse Doctor, AVR Doctor, AVR Reanimator, AVR Айболит и т.п.), но данное обладает несколькими особенностями, делающими работу с ним немного приятнее. Во-первых, во всех известных автору конструкциях «доктор» и «пациент» подключались друг к другу, практически, «нога к ноге» (за исключением некоторых выводов, которые у «доктора» и «пациента», согласно схеме, не должны соединяться).
То есть, линии РВ0-РВ7 — к линиям РВ0-РВ7, линия PD6 — к линии PD6 и Т.Д- Что, в случае сборки схемы печатным способом, значительно усложняло монтаж — требовалось множество перемычек, или же двухсторонняя разводка (правда, некоторые авторы предлагали просто устанавливать микросхемы друг на друга, отгибая не соединяемые выводы в сторону и паяя на них резисторы/проводники; но надежность контакта при такой вот «микроконтроллерной камасутре» ставится под сомнение; а к чему приводит отгибание-загибание выводов у микросхем, мы все прекрасно знаем). Здесь же микросхемы расположены как бы «бок об бок», «валетом», что делает разводку печатной платы очень простой.
В авторском варианте, который приведен на рис.2, она во многом повторяет принципиальную схему, и содержит всего три небольшие перемычки. Размер платы — 60×60 мм. Во-вторых, некоторые устройства требовали двух напряжений: 5 В — для питания МК, и 12 В — на линию reset «пациента», для ввода в режим программирования. Этой схеме требуется только одно напряжение, которое может иметь разброс в достаточно широких пределах — главное, чтобы оно было не менее 12 В. В-третьих, большинство описанных устройств не допускают «горячей» замены «пациентов» в случае, если нужно «вылечить» несколько МК подряд — после каждого «прошивания» у них нужно отключить питание, заменить «больного», затем включить питание вновь и т.д. Данное устройство устанавливает все выходы в лог.
О после каждого «прошивания», что позволяет «лечить» микросхемы «конвейером» — подключил питание, установил «пациента», нажал на кнопку «старт», посмотрел результат «лечения» по HL1, снял, вставил нового «пациента», нажал, глянул HL1, снял, вставил и т.д. И все это без отключения питания (хоть «палатку» на радиорынке открывай!). Ну и, в-четвертых, часто в подобных устройствах отсутствует верификация записанных fuse- битов и индикация результата «лечения» (по типу «удачно/неудачно»).
В данной конструкции верификация предусмотрена, а для индикации ее результатов служит светодиод HL1, который может иметь три состояния:
- Горит непрерывно — программирование «пациента» прошло
успешно, прочитанные fuse-байты соответствуют записанным;
устройство ожидает очередного «пациента»; - Мигает с частотой 2Гц — ошибка в
программировании «пациента»:
прочитанные fuse-байты не совпадают с записанными; «пациент» не вошел в режим программирования, не установлен или неисправен (в
программе предусмотрена проверка на наличие «пациента» — исправный AVR устанавливает лог.1 на линии BSV/RDY (вывод 3 для ATtiny2313) при вхождении в режим параллельного программирования); устройство ожидает очередного
«пациента»; - Не ГОРИТ — идет процесс программирования и верификации. Программирование исправного «пациента» длится менее секунды, и это состояние светодиода в нормальных условиях не должно быть заметно. Если же светодиод находится в погашенном состоянии относительно долго, то, скорее всего, процесс «прошивания» зациклился из-за того, что неисправный «пациент» завис в режиме записи и не выставляет сигнал готовности BSY/RDY, ожидаемый «доктором».
Как уже было сказано, устройство является достаточно универсальным, и применимо для «лечения» практически любого МК серии AVR. При этом вовсе не обязательно изготавливать по отдельному экземпляру устройства для различных микроконтроллеров, отличающихся числом и расположением выводов — достаточно просто добавлять, по мере необходимости, переходники под цоколевку очередного «заболевшего», и переписывать соответствующим образом управляющую программу. Переходник представляет собой панельку DIP-20, которая вставляется своими «ножками» в панель для «пациента» на плате устройства. Сверху к такой панельке (к контактам для выводов микросхемы) подпаивают (или просто вставляют) проводники в тех местах, в которых подходят линии питания и управления к «пациенту» на плате.
Другими концами эти проводники припаиваются к выводам второй панельки — под тот МК, которому требуется «лечение» — в соответствии с расположением его управляющих линий, которое можно уточнить в фирменном даташите. Получается своеобразный разъем, штекер (просто панелька DIP-20) которого вставляется в панельку DIP-20 для «пациента» на плате, а уже в его гнездо (еще одна панелька) вставляется новый «пациент». Что же касается программы, то ей может потребоваться коррекция, т.к. разные модели МК AVR часто требуют различных действий как для входа в режим программирования, так и для изменения fuse-байтов. К тому же и сами fuse-байты (в т.ч. и их количество) у разных моделей МК различны — более подробную информацию можно получить в [Л. 1,2,3], или в фирменной документации.
А чтобы было проще разобраться в исходной программе, я снабдил ее подробными комментариями. В качестве «доктора» в данном устройстве используется такой же, как и «пациент», микроконтроллер ATtiny2313 — он так же устанавливается на панельке, чтобы после восстановления всех «заболевших» микросхем его можно было бы снять и использовать в других проектах. Для работы в этом устройстве все fuse- биты «доктора» должны быть такими, какие установлены в нем по умолчанию (с завода); единственное — для более стабильной работы (особенно при нестабильном напряжении питания), в «докторе» можно включить систему BOD, настроив на уровень 2,7 В (установкой fuse-бита BODLEVEL1 в ноль).
Внешний кварц «доктору» не требуется, он работает от встроенного RC-генератора. Микросхему DA1 (78L05) можно заменить отечественным аналогом КР1157ЕН502, либо более мощной 7805 — но она гораздо дороже, а ее мощность для данной схемы не требуется. Транзистор VT1 здесь работает в ключевом режиме, и может быть любым, структуры NPN — например, КТ315, 2SC1815, 2SC9014, 2SC1749S и др.; но для некоторых моделей придется изменить разводку платы. Предохранительный диод VD1 может быть любым, на ток не менее 150 мА. его задача — защитить схему от случайной переполюсовки питания. Все резисторы в схеме — малогабаритные, 0,125 Вт — их номинал может отличаться от указанного в довольно широких пределах. Светодиод HL1 — любой, индикаторный.
И в заключение, хочется рассказать об интересной особенности поведения некоторых экземпляров МК ATtiny2313 при их SPI-программировании с помощью программы PonyProg2000 (возможно, также ведут себя и другие модели МК, в т.ч. и с другими программами — но автору пока еще не доводилось поэкспериментировать с чем-либо, кроме связки ATtiny2313-PonyProg2000). Суть проблемы состоит в следующем: иногда, при попытке прочесть или записать МК, программа PonyProg выдает сообщение об ошибке «Device missing or unknown device (-24)» — и это притом, что никакие fuse-биты в данном МК не изменялись — более того, микросхема может быть даже новой, ни разу еще не «прошитой»! «Лечение» при помощи описанного выше устройства никаких результатов не дает — при повторной попытке чтения/записи сообщение об ошибке появляется вновь.
МК кажется вышедшим из строя, причем — ни с того, ни сего. Но если в данном сообщении нажать кнопку «Ignore», тем самым заставив «Пони» проигнорировать отсутствие ответа МК. и все равно попытаться прочитать/записать микросхему, то этот МК нормально прочитается или «прошьется». После такой вот принудительной «прошивки» большинство «прикидывающихся мертвыми» МК будут вполне нормально работать, притом без каких- либо сбоев (кроме описанного выше сообщения при попытке установить связь с ПК)!
По видимому, дело здесь в том, что некоторые экземпляры МК не генерирует корректное подтверждение в ответ на запрос программатора, в результате чего PonyProg делает вывод об их неисправности; при этом остальные команды программатора эти МК воспринимают нормально и выполнят корректно. Вполне возможно, что это является особенностью (а точнее сказать, «болезнью») МК AVR (не просто же так в PonyProg включили такую кнопочку — «Ignore») — у автора данной статьи три из десяти МК вели себя подобным образом, причем чаще начиналось это не сразу, а спустя несколько «прошивок».
А может быть, виной всему статическое напряжение, имеющееся на человеческих руках. Но, как бы там ни было, в ответственных конструкциях (вроде устройств зажигания, автоматов отопления, полива, сигнализациях и т.п.) такие ‘подорвавшие доверие» МК использовать, все-таки, не желательно. А вот в игрушках, елочных гирляндах, дверных звонках и других вспомогательных устройствах (вроде описанного выше ©) они вполне проработают много лет — и притом без каких-либо проблем.
Похожие статьи
