ПРОГРАММАТОР AVR :: AVRDUDE :: USB-программатор USBasp
Наиболее распространенным способом программирования для AVR является внутрисхемное программирование (функция ISP — in-cirсuit serial programming) через коммуникационный интерфейс SPI. Этой возможностью обладают все микроконтроллеры AVR, кроме Tiny11 и Tiny28. Данный режим удобен тем, что позволяет программировать AVR, расположенный в готовом устройстве, то есть вам не нужно вытаскивать микроконтроллер из платы каждый раз, когда вы хотите его перепрограммировать.
Интерфейс SPI (Serial Peripheral Interface) представляет собой 3 линии: SCK, MISO и MOSI.
SCK (SPI ClocK)
Тактовый сигнал, который программатор формирует на линии SCK.
MOSI (Master Out, Slave In — вход ведомого, выход ведущего)
Линия передачи данных от программатора (ведущий), к программируемому микроконтроллеру (ведомый). Во время каждого импульса на линии SCK передается один бит от программатора к программируемому микроконтроллеру по линии MOSI.
MISO (Master In, Slave Out — выход ведомого, вход ведущего)
Линия передачи данных от программируемого микроконтроллера (ведомый) к программатору (ведущий). По каждому импульсу на линии SCK передается один бит от микроконтроллера к программатору по линии MISO.
Для обеспечения нормальной связи по трем SPI линиям необходимо соединить общую землю ( GND ) на программаторе и программируемом устройстве.
Для входа и нахождения в режиме последовательного программирования используется линия сброса ( RESET ). Она должна удерживаться в активном состоянии (низкий уровень) во время программирования AVR. Также при стирании чипа на линии RESET должен быть сформирован импульс в конце цикла стирания.
Кроме того, может использоваться вывод контроллера XTAL1 для тактировки контроллера программатором.
При программировании AVR программатор всегда функционирует как ведущее устройство, а микроконтроллер как ведомое.
В интернет можно найти множество программ, работающих с теми или иными типами устройств для программирования микроконтроллеров AVR. Большинство из этих программ совершенно бесплатны.
AVRDUDE
В состав пакета WinAVR входит мощная утилита AVRDUDE. Она позволяет загружать программы и данные в память микроконтроллера, а также считывать их оттуда. AVRDUDE использует SPI-интерфейс. Существуют версии для Windows и Linux. Первоначальный код был написан Брайеном Дином (Brian S. Dean) и имел название avrprog.
AVRDUDE может использоваться через командную строку, чтобы читать или записать все типы памяти кристалла, или при помощи графического интерфейса. Использование AVRDUDE из командной строки удобно для полного программирования всей памяти кристалла, в то время как графический интерфейс полезен для исследования содержания памяти, изменения отдельных байтов EEPROM, fuse и lock битов и т.д.
AVRDUDE поддерживает множество типов программирующих устройств, работающих через USB-интерфейс, параллельный порт (LPT) и последовательный порт (COM).
Для работы с AVRDUDE через графический интерфейс можно воспользоваться программой USBASP AVRDUDE PROG, предназначеной для работы с программатором USBASP, о котором пойдет речь дальше.
USBASP — USB-программатор для AVR
Программатор USBasp — наиболее распространенный бюджетный программатор, работающий с USB-портом. Его цена, как правило, не превосходит 300 рублей (2017 г.).
Обычно программатор USBasp комплектуется кабелем с двумя разъемами на концах. Расположение выводов на ISP-разъеме программатора и на кабеле можно увидеть на следующем рисунке. ( NC означает «not connected» – не подключен.)
Перед установкой драйвера следует вставить USB-разъем программатора в свободный USB-порт компьютера. При этом в диспетчере устройств должно появиться новое устройство.
Чтобы установить драйвер USBasp необходимо запустить файл InstallDriver.exe из распакованного архива. В Windows XP можно просто указать мастеру установки нового оборудования папку с распакованными файлами драйвера.
После окончания установки драйвера в диспетчере устройств должен появиться значок программатора без желтого восклицательного знака.
После установки драйвера в Windows XP, перед началом работы с программатором может понадобиться перезагрузка.
Простейший программатор AVR
Схема простого программатора AVR
Разъем, подключаемый к параллельному порту ПК, показан со стороны пинов
Если у вас есть компьютер с параллельным портом и операционной системой Windows XP и ниже, можно использовать самый простой программатор, который состоит из 25-контактного разъема для параллельного (LPT) порта, 4-х резисторов (150 Ом) и соединительного кабеля, длина которого не должна превышать 1,5 метра. Резисторы необходимы для предохранения параллельного порта в случае неправильного монтажа и некоторых других неприятностей.
Схема получила свое название от отладочных плат Atmel для быстрого начала работы с микроконтроллерами AVR. Если вы хотите, чтобы ваш программатор почти в точности соответствовал программатору STK200, то следует поставить перемычку для определения программатора программным обеспечением (для AVRDUDE не обязательно). Перемычка должна соединять выводы 2-12.
Следует обратить внимание, что схема не имеет промежуточного буфера и не имеет гальванической развязки по отношению к параллельному порту, поэтому во избежание вывода из строя параллельного порта подключать и отключать кабель следует при выключенном питании на плате, где установлен контроллер. Кроме того, когда программатор подключен к параллельному порту, следует избегать короткого замыкания его выводов.
При использовании этого программатора в make-файле необходимо указать:
Настройка AVRDUDE при работе с параллельным портом
В Windows 2000 и Windows XP запрещена прямая работа с параллельным (LPT) портом, поэтому для нормальной работы AVRDUDE необходимо установить драйвер giveio.sys . Для установки этого драйвера зайдите в папку WinAVR\bin и запустите файл install_giveio.bat (удалить драйвер из системы можно, запустив файл remove_giveio.bat ).
В Windows 98 никаких специальных настроек не требуется.
Для работы с простейшим LPT-программатором подойдет также свободная GNU-утилита PonyProg , преназначенная для программирования Flash-микросхем с последовательным доступом. PonyProg существует в Windows и Linux версиях. Имеет поддержку русского языка. Может использовать стандартный последовательный порт (COM) или параллельный (LPT) порт.
| Это оригинальная статья myROBOT.ru Постоянный адрес статьи: http://myrobot.ru/stepbystep/mc_programmer.php |
Статьи раздела
МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ
Миниатюрный USB программатор для AVR микроконтроллеров
Как театр начинается с вешалки, так программирование микроконтроллеров начинается с выбора хорошего программатора. Так как начинаю осваивать микроконтроллеры фирмы ATMEL, то досконально пришлось ознакомится с тем что предлагают производители. Предлагают они много всего интересного и вкусного, только совсем по заоблачным ценам. К примеру, платка с одним двадцатиногим микроконтроллером с парой резисторов и диодов в качестве обвязки, стоит как «самолет». Поэтому остро встал вопрос о самостоятельной сборке программатора. После долгого изучения наработок радиолюбителей со стажем, было решено собрать хорошо зарекомендовавший себя программатор USBASP, мозгом которого служит микроконтроллер Atmega8 (так же есть варианты прошивки под atmega88 и atmega48). Минимальная обвязка микроконтроллера позволяет собрать достаточно миниатюрный программатор, который всегда можно взять с собой, как флэшку.
Автором данного программатора является немец Thomas Fichl, страничка его разработки со схемами, файлами печатных плат и драйверами.
Раз решено было собрать миниатюрный программатор, то перерисовал схему под микроконтроллер Atmega8 в корпусе TQFP32 (распиновка микроконтроллера отличается от распиновки в корпусе DIP):
Перемычка J1 применяется, в случае если необходимо прошить микроконтроллер с тактовой частотой ниже 1,5МГц. Кстати, эту перемычку вообще можно исключить, посадив 25 ногу МК на землю. Тогда программатор будет всегда работать на пониженной частоте. Лично для себя отметил, что программирование на пониженной скорости на доли секунды дольше, и поэтому теперь перемычку не дёргаю, а постоянно шью с ней.
Стабилитроны D1 и D2 служат для согласования уровней между программатором и USB шиной, без них работать будет, но далеко не на всех компьютерах.
Светодиод blue показывает наличие готовности к программированию схемы, red загорается во время программирования. Контакты для программирования выведены на разъем IDC-06, распиновка соответствует стандарту ATMEL для 6-ти пинового ISP разъема:
На этот разъем выведены контакты для питания программируемых устройств, здесь оно берется напрямую с USB порта компьютера, поэтому нужно быть внимательным и не допускать кз. Этот же разъем применяется и для программирования управляющего микроконтроллера, для этого достаточно соединить выводы Reset на разъеме и на мк (см. красный пунктир на схеме). В авторской схеме это делается джампером, но я не стал загромождать плату и убрал его. Для единичной прошивки хватит и простой проволочной перемычки. Плата получилась двухсторонняя, размерами 45х18 мм.
Разъем для программирования и перемычка для снижения скорости работы программатора вынесены на торец устройства, это очень удобно
Прошивка управляющего микроконтроллера
Итак, после сборки устройства осталось самое важное — прошить управляющий микроконтроллер. Для этих целей хорошо подходят друзья у которых остались компьютеры с LPT портом 🙂 Простейший программатор на пяти проводках для AVR
Микроконтроллер можно прошивать с разъема программирования, соединив выводы Reset микроконтроллера (29 нога) и разъема. Прошивка существует для моделей Atmega48, Atmega8 и Atmega88. Желательно использовать один из двух последних камней, так как поддержка версии под Atmega48 прекращена и последняя версия прошивки датируется 2009 годом. А версии под 8-й и 88-й камни постоянно обновляются, и автор вроде как планирует добавить в функционал внутрисхемный отладчик. Прошивку берем на странице немца. Для заливки управляющей программы в микроконтроллер я использовал программу PonyProg. При программировании необходимо завести кристалл на работу от внешнего источника тактирования на 12 МГц. Скрин программы с настройками fuse перемычек в PonyProg:
После прошивки должен загореться светодиод подключенный к 23 ноге микроконтроллера. Это будет верный признак того, что программатор прошит удачно и готов к работе.
Установка драйвера
Установка велась на машину с системой Windows 7 и никаких проблем не возникло. При первом подключении к компьютеру выйдет сообщение об обнаружении нового устройства, с предложением установки драйвера. Выбираем установку из указанного места:
Выбираем папку где лежат дрова и жмем Далее
Мигом появится окно с предупреждением о том, что устанавливаемый драйвер не имеет цифровой подписи у мелкомягких:
Забиваем на предупреждение и продолжаем установку, после небольшой паузы появится окно, сообщающее об успешном окончании операции установки драйвера
Все, теперь программатор готов к работе.
Khazama AVR Programmer
Для работы c программатором я выбрал прошивальщик Khazama AVR Programmer. Замечательная программка, с минималистичным интерфейсом.
Она работает со всеми ходовыми микроконтроллерами AVR, позволяет прошивать flash и eeprom, смотреть содержимое памяти, стирать чип, а также менять конфигурацию фьюз-битов. В общем, вполне стандартный набор. Настройка фьюзов осуществляется выбором источника тактирования из выпадающего списка, таким образом, вероятность залочить кристалл по ошибке резко снижается. Фьюзы можно менять и расстановкой галок в нижнем поле, при этом нельзя расставить галки на несуществующую конфигурацию, и это тоже большой плюс в плане безопасности.
Запись фьюзов в память мк, как можно догадаться, осуществляется при нажатии кнопки Write All. Кнопка Save сохраняет текущую конфигурацию, а Load возвращает сохраненную. Правда я так и не смог придумать практического применения этих кнопок. Кнопка Default предназначена для записи стандартной конфигурации фьюзов, такой, с какой микроконтроллеры идут с завода (обычно это 1МГц от внутреннего RC).
В общем, за все время пользования этим программатором, он показал себя с наилучшей стороны в плане стабильности и скорости работы. Он без проблем заработал как на древнем стационарном пк так и на новом ноутбуке.
Скачать файл печатной платы в SprintLayout можно по этой ссылке
Ну вроде все, если возникнут вопросы, постараюсь ответить.