Как научиться программировать программатор коми блок

Чем и как «прошить» МК AVR , ATmega, ATtiny.

Как загрузить программу в микроконтроллер.

Как запрограммировать микроконтроллер AVR .

Я советую прошивать микроконтроллер AVR из удобного интерфейса программирования встроенного в компилятор CVAVR CodeVisionAVR

Можно через простейший адаптер — буквально «пять проводков» ( схема ниже ) соединяющих принтерный порт ПК с прошиваемым микроконтроллером AVR.

Но более удобны программаторы подключаемые в USB или COM порты ПК — особенно в USB .

Книги по электронике и микроконтроллерам скачать в библиотеке

Страницы курса : заглавная 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Задачи-упражнения курса по AVR — там

Результат написания и компиляции программы — файл-прошивку с расширением .hex (и возможно файл .e pp или .bin с содержимым для EEPROM МК) нужно записать («зашить» , » загрузить «, » прожечь «) в МК AVR .

МК AVR можно (пере-) программировать не менее 10000 раз, при чем это можно делать прямо в устройстве в котором они будут работать — такое программирование называют «в системе» — «ин систем программин» или ISP.

Компания ATMEL рекомендует установить на плате устройства специальный разъем для подключения программатора.

Например 6 штырьков для ISP прошивания AVR

Вид сверху платы на штырьки.

или 10 штырьков в аналогичном порядке ( NC — значит не подключен )

Все контакты ISP разъема подсоединяются к ножкам МК в соответствии с названиями сигналов ! Исключения указаны ниже.

Вывод 2 нужно подключить к » + » питания МК если вы собираетесь использовать программатор питающийся от вашего же устройства — например фирменный ISP AVR либо если вы хотите питать ваше устройство от USB при использовании программатора указанного выше. Для адаптера «5 проводков» этот вывод не подключается.

Для ISP программирования достаточно 5 контактов. Соответственно и разъем который вы будете использовать может быть любым удобным для размещения на плате и имеющий минимум 5 контактов — например в один ряд.

Я использую и считаю это очень удобным 6 штырьков расположенные в 1 ряд , в том порядке как расположены ножки программирования у ATmega16 ( рисунок есть на страничке 6 ) — при этом разводка линий программирования получается простейшей. Такой разъем легко применять и для 28 выводных AVR ATmega8 ATmega48 ATmega88 ATmega168 ATmega328 только сделать отдельный проводник для подключения к контакту RESET.

1) в ATmega64 и ATmega128 выводы MOSI и MISO не применяют для ISP программирования. Используются другие выводы МК !

Внимательно смотрите ДатаШит вашего МК !

в ATmega 128 ATmega64 сигналы ISP программатора

MISO подключают к ножке PE1

MOSI подключают к ножке PE0

Для ATmega640 -1280 -1281 -2560 -2561 смотрите в даташит
Table 163. Pin Mapping Serial Programming.

2) Вывод PEN нужно подключить к питанию VCC резистором 1-10 кОм

3) в ATmega 128 и ATmega64 есть FUSE бит совместимости со старым МК ATmega103 и с завода он запрограммирован в «0» на совместимость.
См Table 117. Extended Fuse Byte.
При прошивании ATmega 128 и ATmega64 вам нужно сделать этот fuse «1» — «не запрограммирован». Убрать галочку в CVAVR.

Подробней о фьюзах ниже и на стр. 2 курса

Трудно сразу написать правильно работающую программу, даже после прогона и отладки в софт эмуляторе — симуляторе VMLAB или PROTEUS ваше реальное устройство с реальным AVR может делать не то, что вы от него ожидаете.

Значит в программу нужно будет вносить изменения, перекомпилировать и снова зашивать в МК AVR , и так раз 20 -40 и более поэтому разумно использовать отличный программатор AVR в уже имеющемся у вас CVAVR в котором вы правите программу.

В меню CVAVR «Сеттинс -> Программер» вам надо выбрать ваш адаптер (подробней про адаптеры ниже!) для программирования.

Вариант 1. Только если вы понимаете что такое фьюзы и знаете как правильно их установить . Вы можете в компиляторе CodeVisionAVR открыть меню «Проджект -> Конфига -> Афта Мэйк» и отметить чек бокс «Program the chip» . Появится окно программирования-прошивания AVR

В этом окне надо установить параметры программирования — фьюз биты и лок биты — об этом подробней написано ниже . После установки параметров программирования нажмите ОК.

Теперь после компиляции программы без ошибок в окне с результатами компиляции вам будет доступна кнопка «Program» — нажмите на нее и, если все подключено правильно, произойдет программирование МК — т.е. файл .hex будет загружен в память программ МК и (если используется в программе) файл EEPROM будет в нее загружен. Затем МК будет «сброшен» (на ножку RESET будет подан лог. 0 а затем опять «1») и AVR начнет выполнять уже новую, только что прошитую (загруженную в него) программу.

Вам даже не нужно будет отсоединять адаптер программирования от вашего устройства если вы не используете в вашем устройстве последовательный интерфейс SPI .

. и так до окончательной отладки устройства.

Вариант 2. Если вы не устанавливали чек бокс «Program the chip» или

Если вы хотите без компиляции прошить с помощью CVAVR готовые файлы прошивки .hex и возможно содержимое EEPROM в микроконтроллер AVR

1) запустите программатор CVAVR кнопочкой «МИКРОСХЕМА» правее «красного
жучка» в верхней панели инструментов. Появится окно программирования AVR

2) Откройте меню «File» затем «Load FLASH» — выберете файл прошивки .hex который нужно прошить в AVR ( CVAVR поддерживает и другие форматы, а не только .hex ) и щелкните «Открыть».

3) Если у вас есть информация для загрузки в EEPROM AVR то откройте меню «File» затем «Load EEPROM» — выберете файл .epp ( CVAVR поддерживает и другие форматы) и щелкните «Открыть».

Если вы не используете EEPROM или не меняете ее содержимое — поставьте галочку у » Preserve EEPROM » — это ускорит прошивание.

4) Установите параметры программирования — фьюз биты и лок биты.

Лок биты устанавливают уровень защиты вашей программы от чтения из памяти AVR — это актуально для коммерческих изделий. Для защиты прошивки отключите отладочные интерфейсы JTAG или «уан вая» и установите » Programming and Verification disabled » .

ГЛАВНОЕ это правильная установка фьюз битов — fuse AVR .

5 ) Запрограммируйте AVR не кнопкой » Program All «, а через меню «Program» — Стереть, потом FLASH, потом EEPROM и если надо и если вы уверены в их установке то и фьюзы.

После прошивания, если вы сделали все правильно, AVR начнет выполнять уже новую программу.

В диалоге настройки прошивания отключите программирование фьюзов МК уберите галочку у Program Fuse Bit(s) — если не разобрались четко, что они делают и как правильно их установить !

Иначе вы можете отключить режим ISP или внутренний RC-генератор и для следующего программирования вам понадобится ставить кварц с конденсаторами или даже искать:

Но популярному AT tiny2313 даже параллельный программатор
не всегда поможет ! В Errata на AT tiny2313 было написано:

Parallel Programming does not work
Parallel Programming is not functioning correctly. Because of this, reprogramming
of the device is impossible if one of the following modes are selected:
– In-System Programming disabled (SPIEN unprogrammed)
– Reset Disabled (RSTDISBL programmed)

в ATmega XXX с завода включен внутренний RC генератор
на частоте 1 МГц ( уточните это по ДШ и его возможные частоты )

Если вам нужна другая частота или нужно включить внешний кварцевый или керамический резонатор — вам нужно при программировании МК установить фьюзы ( Fuses ) по таблицам из ДШ ( Даташит AVR на русском языке ) или по таблице фьюзов на стр. 2 или по таблице установки фьюзов ниже :

НЕ запрограммированный фьюз 1

ЗАпрограммированный фьюз 0

Пример: Чтобы включить в ATmega16 внешний кварцевый резонатор (говорят просто — «кварц») с частотой от 3 до 8 МГц с конденсаторами ( по схеме рис. 12 ДШ ) найдите в ДШ раздел » System Clock » — «системный тактовый сигнал».

В таблице 2 указаны комбинации фьюзов для разных источников тактового сигнала.
Далее написано что с завода МК поставляется с такой комбинацией фьюзов

CKSEL 0001 SUT 10 CKOPT 1

По таблице 4 находим : в ATmega 16 для кварца с частотой от 3 до 8 МГц нужны конденсаторы от 12 до 22 пФ и вот такая комбинация фьюзов :

CKSEL 111 1 SUT 11 CKOPT 1

Вот скриншот с такой установкой фьюзов в программаторе компилятора CVAVR

Сняв галочку Program Fuse Bit(s) вы c можете не менять установку фьюзов при прошивании AVR !

НЕ НАЖИМАЙТЕ кнопку » Program All » — она прошивает и фьюзы не смотря на отсутствие галочки.

Обязательно . Прочитайте текущую комбинацию фьюзов в микроконтроллере — » Read » -> «Fuse bit(s)» и скопируйте ее в окно фьюзов. теперь при случайном нажатии кнопки «Програм ол» в МК прошъется та же комбинация фьюзов которая есть сейчас.

Фьюз биты — фьюзы AVR — у которых нет галочки после прошивки AVR будут
равны «1» — т.е. будут не запрограммированными.

Реклама недорогих радиодеталей почтой:

Для прошивания МК используйте меню «Program»

Вначале «Erase chip» — стереть чип.

Затем » FLASH » — прошить программу в МК

И если надо то «EEPROM» — прошить в EEPROM .

Для использования ATmega16 (и других мег) с внешним кварцевым или керамическим резонатором на частотах выше 8 МГц вам нужно установить фьюзы как в примере выше, но запрограммировать CKOPT
значит сделать его «0».

Т.е. вам нужна такая комбинация:

CKSEL 111 1 SUT 11 CKOPT 0

CKOPT 0 — нужен и тогда когда вы хотите взять с XTAL2 тактовый сигнал для другого
микроконтроллер или тактируемого прибора в вашем устройстве.

Фьюзы SUT — определяют быстроту запуска генератора тактового сигнала,
более детально это описано в даташите в таблицах до 12.

Фьюзы ATt iny2313 описаны в конце следующей страницы курса.

Интерфейс программирования AVR — Адаптер для соединения МК с ПК при прошивании.

Для соединения компьютера с ISP разъемом устройства на AVR Советую сделать адаптер от STK200 — это «правильные 5 проводков» с микросхемой буфером снижающим вероятность случайного повреждения порта ПК.

В установках компилятора CodeVisionAVR интерфейс «5-проводков» называется «Канда системз STK200+/300». Меню «сеттингс» — «программер». В этом же диалоге можно понизить частоту с которой программатор будет обмениваться с прошиваемым МК увеличивая множитель задержки.

Частоту тактирования сигнала SCK программатором при прошивании можно установить в диалоге программирования в CVAVR.

Снижение частоты на SCK повышает помехоустойчивость при прошивке.

Программа узнаёт адаптер STK200 по перемычкам на разъеме параллельного порта к которому он подключается — должны быть соединены двумя перемычками пары выводы: 2 и 12, 3 и 11.

Для программирования к МК должно быть подключено питание. Например +4. +5 .5 вольт ко всем выводам МК в названии которых есть VCC , а 0 вольт ко всем выводам GND (это «общий» провод).

Обязательно поставьте подтягивающий резистор 10 кОм от ножки R ESET AVR на питание VCC и конденсатор 0.01-0.15 мкФ ( в а пноутах AVR040 и AVR042 рекомендуют 0.01 мкФ ) от R ESET на GND .

Если в МК не т внутреннего генератора тактового сигнала (например старые AVR серии AT90sXXXX или мега побывавшая в чьих то шаловливых руках изменивших фьюзы до того как попасть к вам) то нужно подключить кварц
на 1 — 8 МГц и два конденсатора от 15 до 33 пФ.

Либо подать тактовый сигнал 0.8 -1.5 МГц от внешнего источника —
например генератора на микросхеме 74hc14 (аналог 1553ТЛ2) или на таймере LM555.

Вот как сделать простой генератор тактовой частоты :

Программатор AVReAl может программировать МК без кварца и без конденсаторов ! Он выводит тактовый сигнал на выв. 5 LPT его нужно подать на ножку XTAL1 МК и добавить в командной строке AVReAL специальный ключ «-o0». Программатор AVReAl позволяет назначать какие ножки LPT порта использовать — это будет полезно когда часть ножек LPT вы уже спалите
🙂

Тактовый сигнал генерирует и самодельный программатор AVR
для USB — смотрите ниже на этой странице.

Я использую самый простой вариант адаптера
STK200 — «для самых ленивых»

П ять поводков соединяющих линии параллельного (LPT) порта ПК и AVR так же как на схеме STK200 выше, но без микросхемы буфера.

Лучше все же токоограничительные резисторы от 150 до 270 ом впаять Береженого бог бережет !

Проводки не более 15 см длиной !

Адаптер «5-проводков» прекрасно работает с компилятором CVAVR CodeVision AVR.

Я проверял «проводки» при питании МК ATmega64L от 3,0 до 5,3 вольт, а так же с ATmega16, ATmega48, ATtiny26, ATtiny261, ATtiny13 , ATtiny 23 13 — программирует всегда без сбоев!

Всё о прошивке AVR Прошивка AVR PIC прошивки Программирование PIC и AVR

Советую для изготовления адаптера взять » принтерный» шнур — он длинный и экранированный, а не экранированные проводки не стоит делать более 10-15 см.

Питать устройство при программировании можно :

— сетевым адаптеры от бытовых устройств понизив напряжение до 5 вольт.

— батарейками ! Достаточно три батарейки по 1,5 вольт последовательно.

+5 вольт можно взять с вывода 1 гейм порта компьютера или из провода включенного в гнездо USB.

Желательно питать устройство от ПК! В этом случае «земля» вашего устройства будет соединена с корпусом ПК и можно будет безопасно подключать и отключать разъем программирующего адаптера.

Вначале старайтесь соединять «земли» ( металлические корпуса , «общие» провода ) устройств — для уравнивания их потенциалов !

Удобно подпаять к проводнику GND устройства проводок с «крокодильчиком» который прицепите к металлу ПК у LPT или COM портов перед подключением разъемов или сигнальных линий, проводов.

Теперь БЕЗОПАСНО соединять разъемы
и затем подавать питание на устройство.

Не поленитесь: спаяйте адаптер STK200 на микросхеме буфере по рисункам внизу страницы — так как LPT порт компьютера более нежен чем COM — соответственно его спалить проще. Спалите LPT и будете меня ругать!

А я предупреждал !

Поставщики AVR говорят что AT Tiny2313 поступают с завода с настройкой внутреннего RC-генератора на 4МГц (в даташите указано 8 МГц) с делителем частоты на 8 — т.е. частота тактирования всего 500 КГц. Значит частота на линии SCK, формируемая программатором, не должна быть выше 120..125кГц.

Программатор встроенный в CodeVisionAVR позволяет настроить эту частоту правильно. Выше было написано как.

Если вы хотите использовать ножки МК SCK, MOSI, MISO в вашем устройстве то подключайте другие компоненты к ним через резисторы 4.7 КОм — чтобы не мешать программированию.

Так рекомендовано в апноуте AVR 042

Для Мега64, -128 вместо MOSI и MISO используются другие ножки для ISP программирования !

Если у вас нет LPT порта сделайте
Аналог «5 проводков» для COM- порта.

Или соберите простой, дешевый и хороший
USB программатор для AVR

Прошитый микроконтроллер для сборки USB программатора AVR вы можете заказать по почте.

Существуют специальные программы «бутлодеры» ( bootloader — начальный загрузчик) которые записываются в микроконтроллер способами перечисленными выше и после этого м икроконтроллер может сам, при включении, закачивать в себя программу (например из ПК через адаптер USB-UART rs 232 COM port — схема в задаче 4 курса) и запускать ее выполнение.

Есть много бесплатных загрузчиков

STC создал загрузчик bootloader размером 256 байт с поддержкой быстрого страничного режима записи.

Прошитые загрузчиком bootloader микроконтроллеры AVR PIC вы можете заказать по почте.

C писок Апноутов для AVR примеры применения микроконтроллеров.

И много полезной информации !

AVR miniICE

Это профессиональное средство для программирования и
отладки программы МК ATmega фирмы Atmel в реальном
устройстве. Он полностью совместимый
с оригинальным AVR JTAG ICE.

Характеристики:

Полная совместимость с AVR JTAG ICE
Возможность программирования и отладки МК ATmega с интерфейсом JTAG
Поддержка отладки в реальном времени
Програмное обеспечение регулярно обновляется для новых типов МК
Возможность обновления програмного обеспечения непосредственно из AVR Studio
Широкий диапазон питающего напряжения 2.6 — 6 V
Питание непосредственно от отлаживаемого устройства
Соединение с AVR Studio через COM порт
Два светодиодных индикатора («Питание» и «Коннект»)

Поддерживаемые микроконтроллеры (AVR Studio ver. 4.xx):

ATmega128, ATmega128L, AT90CAN128
ATmega16, ATmega16L
ATmega162, ATmega162L, ATmega162V
ATmega165, ATmega165V
ATmega169, ATmega169L, ATmega169V
ATmega32, ATmega32L
ATmega323, ATmega323L
ATmega64, ATmega64L

Прошивка AVR miniICE обновляется из новых версий AVR Studio

Вы скачиваете новую версию и через меню перепрошиваете
AVR miniICE и получаете поддержку новых чипов.

Детали:

Кол.	Тип	Обозначение
2	470R	R1, R2
1	10K	R3
2	22p	C7, C8
6	100n	C1,C2,C3,C4,C5,C6
1	LED-G	D1
1	LED-R	D2
1	ATmega16L	DD1
1	MAX3232	DD2
1	7.3728 MHz	Q1

Программирование (обновление программного обеспечения):

При помощи любого программатора описанного выше запрограммируйте ATmega16 прилагаемым файлом
Запрограммируйте фьюзы как показано на рисунке:

Соедините COM порт компьютера с AVR miniICE и подайте на него питание
Запустите AVR Studio и в нем запустите AVR Prog
Выберите файл для программирования upgrade.ebn (находится в каталоге AVR Studio)

AVR Prog

Все ! AVR miniICE готов к работе !

Пример реализации: на макетке

Прилагаемые файлы:

Дополнение:

Можно сразу залить в ATmega16 готовую прошивку (не надо прошивать через бутлодер)

Программирование AVR с помощью PonyProg

описание программатора PonyProg на русском языке

Я очень советую программировать из CodeVisionAVR .

Свободно распространяемая программа управления программированием микроконтроллеров AVR, PIC и т.д. Более подробную информацию и саму программу можно получить на сайте автора Claudio Lanconelli http://www.lancos.com/ (кстати есть поддержка русского интерфейса).

Большинство контроллеров AVR поддерживает режим внутрисхемного программирования.

Это означает, что Вам не нужно вытаскивать микроконтроллер из платы каждый раз, когда Вам необходимо его перепрограммировать. Опять-таки покупка готового программатора обойдется Вам в $50-150. В нашем случае Вы обойдетесь без лишних накладных расходов. С помощью программы PonyProg, Windows или Linux, и свободного параллельного порта Вы сможете создать хороший и простой программатор. И этот программатор представляет собой простой кабель. Сам кабель и его распайка представдены на рис.1

Рис.1
Следует обратить внимание что эта 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 компьютере и выключенном питании на плате, где установлен контроллер.

На рис.2 схема такого же кабеля, но с буферной микросхемой. Все пассивные элементы и микросхема монтируются в корпус разъема параллельного порта. В обоих случаях для уверенной работы длина соединительного кабеля не должна превышать пол метра.

Рис.2

SPI (Serial Programmable Interface) Программируемый интерфейс последовательного доступа
Используется для внутрисхемного программирования чипа и для связи с другими устройствами.

SCK (SPI Bus Serial Clock) Шина последовательных тактирующих импульсов (строб)
MISO (SPI Bus Master Input/Slave Output) Шина данных (Мастер ввод/Подчиненный вывод)
MOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input) Шина данных (Мастер вывод/Подчиненный ввод)
RST (Reset MCU) Сброс микроконтроллера
GND (Ground) «Земля, корпус»

Рис.3

На Рис.3 приведена схема подключенния загрузочного кабеля к контроллеру ATmega8.
Источник питания стабилизированный от 4,5 до 5 V или батарейка.

При подключении других AVR контроллеров серий AT90, ATmega, проследить на соответствие сигналов и цоколевку.

Для контроллеров серии ATmega внешний кварцевый резотатор не обязателен. Они могут работать от внутреннего генератора и поставляются призводителем именно в таком режиме.

В любом случае, прежде чем совершать какие либо действия с контроллером, необходимо прочитать инструкцию (Datasheet) конкретно для данного девайса.

Я, avr123.nm.ru — советую подключать ВСЕ выводы
питания и земли МК . как в задаче 7 нарисовано.

Вот настройка PonyProg на LPT порт :

Настройка программатора PonyProg в картинках !

ключевые слова: программирование микроконтроллеров, как написать программу для микроконтроллера, обучение программированию микроконтроллеров, микроконтроллеры atmega128, как запрограммировать микроконтроллер, как прошить микроконтроллер, отладка программы для AVR, моделирование работы электронных схем, электронные проекты, хобби, язык си для микроконтроллеров, язык программирования си
AT76C712 , AT76C713 , AT90CAN128 , AT90CAN128 Automotive , AT90CAN32 , AT90CAN64 , AT90PWM2 , AT90PWM3 , AT90S1200 , AT90S2313 , AT90S2323 , AT90S2343 , AT90S4433 , AT90S8515 , AT90S8535 , ATmega128 , ATmega1280 , ATmega1281 , ATmega16 , ATmega161 , ATmega162 , ATmega163 , ATmega164 , ATmega165 , ATmega168 , ATmega168 Automotive , ATmega169 , ATmega2560 , ATmega2561 , ATmega32 , ATmega323 , ATmega324 , ATmega325 , ATmega3250 , ATmega329 , ATmega3290 , ATmega406 , ATmega48 , ATmega48 Automotive , ATmega64 , ATmega640 , ATmega644 , ATmega645 , ATmega6450 , ATmega649 , ATmega6490 , ATmega8 , ATmega8515 , ATmega8535 , ATmega88 , ATmega88 Automotive , ATtiny11 , ATtiny12 , ATtiny13 , ATtiny15L , ATtiny2313 , ATtiny25 , ATtiny26 , ATtiny28L , ATtiny45 , ATtiny85

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 используйте программу CVAVR

Программатор можно выполнить на печатной плате и поместить её в корпус разъёма LPT, как показано на рисунках:

Программирование микроконтроллеров начинающим

Термин программирование микроконтроллеров обозначает процесс записи (программирования) информации в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) микроконтроллера. Помимо программирования микроконтроллеров, в практике встречается программирование микросхем памяти и программирование логических матриц. Как правило, программирование микроконтроллеров и микросхем памяти производится при помощи специальных устройств – программаторов. Хороший программатор позволяет не только программировать (записывать), но и считывать информацию, а в ряде случаев, производить и другие действия (стирание, защита от чтения, защита от программирования и т.п.).

Используя различные признаки, все многообразие устройств со встроенным ПЗУ можно систематизировать следующим образом:

1. По функциональному назначению

1.1. Микросхемы памяти;

1.2. Микроконтроллеры с внутренним ПЗУ;

1.3. Микросхемы программируемой логики (программируемые матрицы).

2. По возможности программирования

2.1. Однократно программируемые — устройства допускающие единственный цикл программирования;

2.2. Многократно программируемые (перепрограммируемые) — устройства допускающие множество циклов программирования (перепрограммирования).

3. По допустимым способам программирования

3.1. Микросхемы, программируемые в программаторе. Для осуществления необходимой операции, подобные микрocхемы вставляются в специальную колодку программатора, обеспечивающую электрический контакт со всеми выводами микрocхемы. Для реализации выбранного режима, программатор формирует в соответствии со спецификацией производителя необходимые последовательности сигналов, которые через колодку подаются на определенные выводы программируемого микроконтроллера (микрocхемы).

3.2. Микрocхeмы, поддерживающие режим внутрисхемного программирования (“ ISP mode ”), и программируемые непосредственно в плате пользователя.
Подобные микрocхeмы предполагают выполнение необходимой операции (программирование, стирание, чтение, верификация и т.п.) непосредственно в плате пользователя. Все действия по программированию производятся с помощью внешнего программатора, определенным образом подключенного к плате пользователя. При этом плата пользователя должна быть разработана с учетом специфических требований данного режима.

3.3. Микросхемы, поддерживающие режим внутреннего самопрограммирования. Подобные микрocхeмы допускают выполнение необходимой операции (запись, стирание, чтение, верификация и т.п.) непосредственно в устройстве пользователя, без использования какого либо программатора. При этом устройство пользователя должно быть разработано с учетом специфических требований данного режима.

Программирование микроконтроллера подразумевает заполнение внутренней памяти микроконтроллера нужной информацией. В зависимости от типа программируемого микроконтроллера, внутренняя память микроконтроллера обладает своей структурой и организацией. В общем случае, внутренняя память микроконтроллера это: память данных, память программ, регистры специального назначения (fuse — биты) — содержимое которых определяет режимы работы микроконтроллера и/или его периферии. Таким образом: программирование микроконтроллера — это заполнение каждой области памяти своей специфической информацией.

Каждый программируемый микроконтроллер обладает своим индивидуальным набором допустимых режимов:
программирование (запись), чтение, стирание, защита от чтения, защита от программирования и т.п.

Некоторые программируемые микроконтроллеры не имеют отдельного режима «стирание». Для них стирание прежней информации в памяти происходит в теневом режиме, при каждом новом цикле программирования микроконтроллера;

Некоторые программируемые микроконтроллеры поддерживают различные режимы ограничения доступа. Выбор режима ограничения доступа производится при программировании микроконтроллера. В зависимости от выбранного режима, либо все ПЗУ микроконтроллера, либо его определенные части могут быть:

— защищены от возможности записи/дозаписи;
— защищены от возможности считывания содержимого извне. При попытке считать информацию, защищенный микроконтроллер будет выдавать либо «мусор», либо «все 0», либо «все 1».

Говоря о программируемых устройствах, можно считать общепринятой следующую систему мнемонических обозначений:

PROM (Programmable Read-Only Memory) — программируемая пользователем энергонезависимая память (ПЗУ).
EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) — перепрограммируемое ПЗУ. Стирание содержимого производится при помощи ультрафиолетовых лучей, после облучения подобное ПЗУ готово к новому циклу записи информации (программированию). Устаревший тип памяти.
EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) — электрически стираемое перепрограммируемое ПЗУ. Память такого типа может стираться и заполняться данными многократно, от несколько десятков тысяч раз до миллиона.
FLASH (FlashMemory ) — одна из технологических разновидностей энергонезависимой перезаписываемой памяти.
NVRAM (Non-volatile memory) — «неразрушающаяся» память, представляющая собой ОЗУ со встроенным источником электропитания. По своей функциональности для пользователя – аналогична традиционному ПЗУ.
PLD (ProgrammableLogicDevice) — Программируемая логическая интегральная схема. (ПЛИС).
MCU (Microcontroller Unit) – микроконтроллер.

115088, Москва, БЦ Бизнес-квартал IQ-Park, Угрешская ул, дом 2, стр. 57, офис 403 В
тел.: 8 (495) 780-9251 (многоканальный)

Работа с микроконтроллерами: прошивка программатором и чистый «Си»

В этой статье я расскажу о том, как программировать микроконтроллеры без использования Arduino. Мы будем использовать программатор AvrISP STK500 для программирования контроллера ATtiny84.

Нам понадобится

Подключаем питание

Arduino мы не используем, поэтому обо всем нам придется думать самостоятельно. И первое, с чем необходимо разобраться — питание. Мы будем использовать преобразователь L7805, обладающей следующими характеристиками:

Теперь нам надо узнать схему подключения этого преобразователя. Ее мы найдем на странице 3 даташита.

Помимо самого преобразователя, мы видим еще 2 конденсатора — входной С_i и выходной С_o. Входной конденсатор необходим для того, чтобы сгладить пульсации на входе в случае удаленности L7805 от источника. В нашем случае длина соединительных проводов не будет превышать 15 см, поэтому входного конденсатора у нас не будет. Зато будет выходной, поскольку мы хотим «кормить» наш контроллер стабильным питанием.

Распиновка

Необходимо знать назначение ножек преобразователя. Это описано на 2-й странице даташита.

Схема

С учетом всего вышеописанного, получается схема для организации питания.

Программатор

В качестве программатора мы использовали AvrISP STK500 от Seeed Studio. Для его работы под Windows и Mac OS необходимы драйверы. Их можно скачать с официального сайта. Пользователям Linux устанавливать ничего не нужно — программатор будет сразу готов к работе.

Подключение к контроллеру

Распиновка разъема программатора такова:

Важно! Это распиновка разъема программатора, если смотреть на него сверху (отверстиями от себя). Не перепутайте!

Разъем программатора необходимо подключить к микроконтроллеру. Можно использовать как 10-пиновый разъём, так и 6-пиновый. Без разницы. Соединим проводами соответствующие пины, т.е:

10-пиновый ICSP	ATtiny84
Reset	5	4
MOSI	1	7
MISO	9	8
SCK	7	9

Прошивка

Напишем код прошивки на чистом «C», которая заставит светодиод мигать. Использование ШИМ-сигналов и считывание аналоговых сигналов на чистом «C» не так тривиальна, и может являться темой отдельной статьи, поэтому остановимся пока на простейшем примере.

После скетчей Arduino, код малопонятен, правда? Ничего, сейчас я объясню, что да как. В первых двух строчках мы подключаем необходимые библиотеки, чтобы воспользоваться такими штуками, как DDRA , PORTA , _delay_ms .

Что же такое DDRA ? Это регистр микроконтроллера, управляющий направлением работы порта А. Он содержит в себе 8 бит. Если установить какой-то бит в 1, то пин с соответствующим номером станет выходом.

PORTA — тоже регистр, но он содержит в себе данные порта А. Если мы хотим на вывод номер 2 записать логическую единицу, то мы должны поместить 1 в соответсвующий бит регистра.

А _delay_ms — функция задержки. Исходя из этого можно составить таблицу соответствия:

Arduino	C
Направление	pinMode(led, OUTPUT);	DDRA = 1 << 2;
Значение	digitalWrite(led, HIGH);	PORTA = 1 << 2;
Задержка	delay(1000);	_delay_ms(50);

Однако, самым важным различием кода является то, что в программе на С нет разделений функций setup и loop . За все это отвечает функция int main(void) . И она выполняется всего 1 раз! А мы хотим, чтобы наш светодиод моргал не один раз, а постоянно. Как раз для этого и используется бесконечный цикл while (1==1) .

Поэтому легко сделать вывод, что этот цикл и есть аналог функции loop() в Arduino. А то, что до него — аналог функции setup() .

Далее начинается самое интересное. Нам нужно скомпилировать и загрузить прошивку. Однако, в зависимости от вашей операционной системы, методика будет различаться.

Mac OS X

Первым делом необходимо скачать и установить CrossPack for AVR Development. Это даст нам все необходимые инструменты. CrossPack состоит из двух частей.

Первая нам нужна для написания кода и создания файла прошивки, а вторая — для заливки прошивки в контроллер.

Проект создается в три шага.

В результате будет создано следующее дерево файлов.

На данном этапе нас интересует содержимое файла Makefile . В нем содержится информация о том, что вообще мы используем: какой контроллер, программатор. Это все описывается в строках с 20 по 24:

Пройдемся по строкам:

Это автосгенерированный make-файл, поэтому нам необходимо вручную его подправить. Править будем строку DEVICE у нас же микроконтроллер attiny84 и строку FUSES . А вот с ней все сложнее. Fuse-биты, или просто «фьюзы» — два (иногда три) особых байта, в которых содержится фундаментальая конфигурация работы контроллера. Очень важно правильно их задать.

Внимание! Задание неверных fuse-битов может привезти к тому, что микроконтроллер перестанет работать и вернуть его к нормальной жизни может быть либо очень сложно либо невозможно! Воспользеумся сайтом AVR Fuse Calcuator.

Сначала из выпадающего списка выберем нужный нам контроллер (ATtiny84).

И затем укажем необходимые опции, которые нам нужны. Сейчас для нас важны 2 вещи: сохранение возможности прошивать контроллер через SPI и сохранение его работоспособности без внешнего резонатора, поэтому выбираем соответствующие пункты, а остальные оставляем по умолчанию.

Видим, как поменялись сгенерированные значения.

Внесем изменения в Makefile.

Прошивка

Она происходит в 2 этапа.

Сначала необходимо перейти в папку firmware и выполнить команду make . Если ошибок нет, то результат выполнения команды будет таким:

Эта команда сделает из нашего исходника main.c файл, пригодный для заливки в контроллер — main.hex .

Второй этап — как раз заливка прошивки. Делается это с помощью команды make flash . Ее нормальный вывод выглядит следующим образом:

Все, прошивка контроллера завершена.

Windows

Здесь все проще.

Первым делом необходимо скачать и уствновить среду разработки для AVR — Atmel AVR Studio 4. А вторым — Atmel AVR Toolchain.

После запуска среды, необходимо создать новый проект.

Затем указать имя, расположение и то, что мы хотим использовать С ( GCC ).

Третий шаг — настройка отладчика.

На этом все, проект готов к использованию. Теперь необходимо написать и сохранить исходник, который мы уже обсудили.

В результате общий вид среды разработки выглядит вот так:

Теперь необходимо подключиться к программатору. Делается это с помощью нажатия на кнопку con .

В качестве Platform выбираем STK500 , а в Port — Auto . Затем нажимаем Connect.

Если все правильно, то в открывшемся окне выбираем вкладку Main и нажимаем в ней на кнопку Read Signature .

Строка Reading signature from device .. 0x1E, 0x93, 0x0C .. OK! говорит о том, что все хорошо и сигнатура успешно прочиталась. Сигнатура — это своего рода позывной микроконтроллера, которым он сообщает собственную модель.

Это окно нельзя закрывать, иначе соединение с программатором будет потеряно. Просто сверните его.

Теперь нажмем Build → Build . Это заставит программу скомпилироваться. Прошьем контроллер с помощью кнопки Write Flash Memory Using Current Settings — это заставит скомпилированную программу загрузиться в память микроконтроллера.

Заключение

Мы собрали простейшее устройство мигалку, но сделали это на низком уровне. С использованием программатора и «продвинутой» среды разработки, а не Arduino.

Разобравшись в премудростях программирования микроконтроллеров на чистом «Си», вы сможете выжимать из них максимум возможности, затрачивая при этом минимум места и денег.

Как научиться программировать программатор коми блок