Programator procesorów AVR.pdf

Programator procesorów AVR do kompilatora BASCOM AVR

P R O J E K T Y

Programator procesorów

AVR do kompilatora

BASCOM AVR

AVT−871

Mam nadziejÍ, øe

wúrÛd elektronikÛw jednym

z†najwiÍkszych hitÛw

2000 roku bÍd¹ pakiety

oprogramowania BASCOM

8051 i†BASCOM AVR

produkcji holenderskiej firmy

MCS Electronics. Posiadaj¹

one poza kompilatorem jÍzyka

BASIC rozliczne programy

dodatkowe, takie jak emulator

sprzÍtowy, emulator

programowy i†obs³uga

programatorÛw wielu typÛw.

Jednak jedynie z†emulatora

programowego moøemy

korzystaÊ bez dodatkowego

wyposaøenia. ZarÛwno

emulatory sprzÍtowe,

jak i†oczywiúcie obs³uga

programatorÛw wymaga

zakupienia lub wykonania we

w³asnym zakresie dodatkowego

hardware'u.

Poniewaø

mamy zamiar

zapoznaÊ Czytelni-

kÛw bliøej z†tym znako-

mitym oprogramowaniem,

najwyøszy czas, aby rozpo-

cz¹Ê przygotowania do stworzenia

odpowiedniej bazy sprzÍtowej, nie-

zbÍdnej do pos³ugiwania siÍ BAS-

COM-ami. W†najbliøszym czasie

opublikowane zostan¹ opisy pro-

gramatorÛw i†emulatorÛw sprzÍto-

wych wspÛ³pracuj¹cych z†pakie-

tem BASCOM 8051, a†dzisiaj zaj-

miemy siÍ banalnie prostym uk³a-

dem programatora procesorÛw AVR

wspÛ³pracuj¹cym z†pakietem BAS-

COM AVR. Schemat tego progra-

matora zosta³ opublikowany przez

MCS Electronics, a†ja pozwoli³em

sobie jedynie na rozbudowanie go

i†wykonanie do niego p³ytek ob-

wodÛw drukowanych.

Z†pewnoúci¹ wielu CzytelnikÛw

zapyta o†sens budowy programato-

ra zwi¹zanego ìna úmierÊ i†øycieî

z†konkretnym pakietem oprogra-

mowania. Moim zdaniem takie

dzia³anie ma sens, i†to z†dwÛch

powodÛw. Po pierwsze, program

BASCOM AVR jest dostÍpny takøe

w†darmowej wersji demo (moøna

go úci¹gn¹Ê z†naszej witryny inter-

netowej www.ep.com.pl/ftp ). Wer-

sja ta posiada wprawdzie ograni-

czenie d³ugoúci kodu wynikowego,

ale nie posiada øadnych ograni-

czeÒ kodu generowanego przez

inne kompilatory i†wczytywanego

w†celu wykorzystania w†programa-

torze BASCOM-a. Tak wiÍc, nawet

pisz¹c programy w†innym jÍzyku

niø MCS-BASIC, moøemy wyko-

rzystaÊ wszystkie moøliwoúci pro-

ponowanego programatora pos³u-

guj¹c siÍ darmow¹ wersj¹ BAS-

COM-a AVR tylko do programo-

wania procesorÛw.

Po drugie, uk³ad opisany

w†tym artykule jest zmodyfikowa-

n¹ wersj¹ programatora STK200

firmy Kanda, bardzo popularnego

wúrÛd elektronikÛw. W†Internecie

moøna znaleüÊ sporo oprogramo-

wania obs³uguj¹cego ten progra-

mator, dostÍpnego jak shareware.

Proponowany uk³ad moøe s³u-

øyÊ programowaniu procesorÛw

AVR w†trybie programowania sze-

regowego wykorzystuj¹cego magis-

tralÍ SPI. Procesory moøna pro-

gramowaÊ zarÛwno w†podstaw-

kach wyposaøonych w†niezbÍdny

rezonator kwarcowy, jak i†w†sys-

temie, za pomoc¹ specjalnego z³¹-

cza ISP. Poniewaø nie wszystkie

uk³ady bazuj¹ce na procesorach

AVR posiadaj¹ takie z³¹cza, po-

zwoli³em sobie zaprojektowaÊ spe-

cjalne z³¹cza umoøliwiaj¹ce pro-

gramowanie w†systemie bez ko-

niecznoúci dolutowywania prze-

Elektronika Praktyczna 6/2000

Programator procesorów AVR do kompilatora BASCOM AVR

Rys. 1. Schemat elektryczny programatora.

wodÛw czy do³¹czania ich za

pomoc¹ chwytakÛw.

Programator jest uk³adem banal-

nie prostym i†moøliwym do wyko-

nania nawet przez pocz¹tkuj¹cego

elektronika. Takøe koszt budowy

urz¹dzenia nie powinien zbytnio

nadszarpn¹Ê niczyjego budøetu.

CON4, CON5, CON8 lub CON10

w†drugiej czÍúci uk³adu. Ta czÍúÊ,

po³¹czona z†programatorem za po-

moc¹ przewodu taúmowego, za-

wiera takøe kwarc, kondensatory

i†zasilacz, potrzebne do zapewnie-

nia warunkÛw pracy procesora

podczas programowania. Dzia³a-

nie programatora najlepiej przeú-

ledziÊ omawiaj¹c algorytm szere-

gowego programowania proceso-

rÛw AVR.

Aby zaprogramowaÊ pamiÍci

procesora, programator musi wy-

konaÊ nastÍpuj¹ce czynnoúci:

1. Podczas w³¹czania zasilania

powinien wymusiÊ stan niski na

wejúciach RESET! i†SCK procesora.

Nie wszystkie programatory (w†tym

opisywany) s¹ w†stanie wykonaÊ

tÍ czynnoúÊ i†w†takim przypadku

konieczne jest, po wymuszeniu

stanu niskiego na wejúciu SCK,

podanie na wejúcie RESET! dodat-

niego impulsu o†czasie trwania

dwÛch cykli zegarowych.

2. Po up³ywie co najmniej 20 ms

programator musi wys³aÊ do proce-

sora instrukcjÍ zezwolenia na pro-

gramowanie. Sk³adnia tej i†innych

instrukcji podana jest w† tab. 1 .

3. Kolejn¹ czynnoúci¹ jest

sprawdzenie poprawnoúci trans-

misji. Po wys³aniu przez progra-

mator drugiego bajtu instrukcji

Programming Enable, procesor po-

winien odpowiedzieÊ ìodes³a-

niemî do programatora wartoúci

tego bajtu. Jeøeli tak siÍ stanie,

to naleøy uznaÊ, øe transmisja jest

prawid³owa i†przyst¹piÊ do wyko-

nywania kolejnych instrukcji. Je-

øeli jednak programator nie otrzy-

ma³ ìechaî od procesora, to na-

leøy powtÛrzyÊ prÛby nawi¹zania

transmisji. Brak ìechaî po 32

prÛbie úwiadczy o†niemoønoúci

zsynchronizowania uk³adÛw.

Opis dzia³ania uk³adu

Schemat elektryczny uk³adu

programatora AVR pokazano na

rys. 1 . Jak ³atwo zauwaøyÊ, po-

niewaø ca³a inteligencja progra-

matora skupiona zosta³a w†jego

czÍúci software'owej, uk³ad zosta³

maksymalnie uproszczony i†zawie-

ra jedynie jeden aktywny element:

IC1 - 74HCT244.

Na rys. 1a przedstawiono w³aú-

ciwy uk³ad programatora, wypo-

saøonego w†z³¹cze ISP transmitu-

j¹ce sygna³y do procesora znajdu-

j¹cego siÍ w†jednej z†podstawek

Elektronika Praktyczna 6/2000

Programator procesorów AVR do kompilatora BASCOM AVR

4. Po nawi¹zaniu transmisji

programator powinien wysy³aÊ do

procesora kolejne instrukcje prze-

widziane dla aktualnie wykony-

wanego zadania. Moøliwe jest za-

programowanie zarÛwno pamiÍci

danych, jak i†programu, odczyt

ich zawartoúci oraz zabezpiecze-

nie pamiÍci programu za pomoc¹

dwÛch bitÛw zabezpieczaj¹cych.

5. Po zakoÒczeniu programo-

wania ustawienie stanu wysokiego

na wejúciu RESET procesora

umoøliwia jego poprawn¹ pracÍ.

Tab. 1.

Instrukcja

Format instrukcji

Działanie

Bajt 1 Bajt 2 Bajt 3 Bajt 4

Programming 1010 1100 0101 0011 xxxx xxxx xxxx xxxx Zezwolenie na programowanie

Enable

Chip Erase 1010 1100 100x xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx Kasowanie obydwóch pamięci

Read Program 0010 H000 xxxx xx aa bbbb bbbb oooo oooo Odczyt górnej lub dolnej (H)

Memory części danych spod adresu a:b

Write Program 0100 H000 xxxx xx aa bbbb bbbb iiii iiii Zapis górnej lub dolnej (H)

Memory części danych spod adresu a:b

Read EEPROM 1010 0000 xxxx xxxx x bbb bbbb oooo oooo Odczyt z pamięci danych spod

Memory adresu b

Write EEPROM 1100 0000 xxxx xxxx x bbb bbbb iiii iiii Zapis do pamięci danych pod

Memory adres b

Write Lock 1010 1100 111x x AB x xxxx xxxx xxxx xxxx Zapis bitów zabezpieczających

Bits A i B

Read Signature 0011 0000 xxxx xxxx xxxx xx bb oooo oooo Odczyt typu układu o spod

Bits

Montaø i†uruchomienie

Na rys. 2 pokazano rozmiesz-

czenie elementÛw na p³ytkach

obwodÛw drukowanych. Wszyst-

kie p³ytki zosta³y wykonane na

laminacie jednostronnym, a†ich

liczba z†pewnoúci¹ zdziwi³a wielu

CzytelnikÛw. Przed rozpoczÍciem

montaøu wyjaúnijmy sobie zatem,

do czego s³uøy kaøda z†p³ytek,

tym bardziej, øe nie wszystkie

musimy od razu montowaÊ.

Na p³ytce A umieszczony zo-

sta³ w³aúciwy uk³ad programatora

wraz z†wtykiem DB25 i†z³¹czem

ISP o†rozk³adzie wyprowadzeÒ

zgodnym z†zaleceniami firmy AT-

MEL. P³ytka B zawiera dwie

podstawki, kwarc z†niezbÍdnymi

kondensatorami oraz z³¹cze ISP.

adresu b

Komentarz: a − wyższe bity adresu

b − niższe bity adresu

H=0 − niższy bajt, H=1 − wyższy bajt

o − odczyt danych

i − zapis danych

x − bez znaczenia

A − bit zabezpieczający 1

B − bit zabezpieczający 2

Na tej p³ytce moøemy programo-

waÊ procesory AVR o†20 wypro-

wadzeniach (np. AT90S2313) i†8

wyprowadzeniach (np. AT90S2323

lub AT90S2343). Jumper JP1 s³u-

øy do od³¹czania rezonatora kwar-

cowego w†przypadku programo-

wania procesorÛw AT90S2343 lub

ATTINY.

P³ytka C s³uøy do programo-

wania procesorÛw o†40 nÛøkach,

z†zasilaniem doprowadzonym do

20 i†40 wyprowadzenia, np.

AT90S8515. P³ytkÍ D moøemy

wykorzystaÊ do prac z†procesora-

mi 40-nÛøkowymi, z†zasilaniem

doprowadzonym do pinÛw 10

i†11, np. AT90S4434.

Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytkach drukowanych (widok zmniejszony do 95%).

Elektronika Praktyczna 6/2000

Programator procesorów AVR do kompilatora BASCOM AVR

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1: 100k

C2, C9, C10: 100nF

C3, C4, C6, C7, C12, C13: 33pF

C5, C8, C11: 100

Rys. 3. Sposób montażu płytki pod

procesor.

F/10V

Półprzewodniki

IC1: 74HCT244

Różne

CON1, CON2: 2x5 goldpin

CON2: złącze DB25M lutowane

w płytkę

CON4: podstawka precyzyjna DIL

CON5: podstawka precyzyjna DIL

JP1: 2x goldpin + jumper

Q1, Q2, Q3: rezonator kwarcowy

4MHz

2 wtyki Z−LPV10

przewód taśmowy 10−żyłowy ok.

0,5mb

2 dodatkowe podstawki

precyzyjne DIL20

3 dodatkowe podstawki

precyzyjne DIL8

4 dodatkowe podstawki

precyzyjne DIL40

2 listwy goldpinów 1−rzędowych

prostych

Jest oczywiste, øe nie wszys-

tkie p³ytki bÍd¹ nam od razu

potrzebne i†moøemy montowaÊ je

dopiero w†momencie, kiedy zaj-

dzie potrzeba zaprogramowania

jakiegoú konkretnego typu proce-

sora. Montaø wszystkich p³ytek

wykonujemy w†typowy, wielokrot-

nie juø opisywany sposÛb, a†do

po³¹czenia ich ze sob¹ uøyjemy

przewodu taúmowego i†wtykÛw za-

ciskanych typu Z-LPV10, ktÛrych

4†z³¹cza pozostan¹ nie wykorzys-

tane.

Otwarta pozostaje jeszcze spra-

wa zastosowania pozosta³ych czte-

rech p³ytek, oznaczonych jako E ,

F , G i † H . Mog¹ one pos³uøyÊ do

zbudowania prostych, ale nie-

zwykle uøytecznych gadgetÛw,

ktÛre mog¹ znacznie u³atwiÊ pro-

gramowanie procesorÛw w†goto-

wych uk³adach. Programowanie

ISP ma wiele zalet, lecz korzys-

tanie z†niego jest niejednokrotnie

bardzo utrudnione. Rzadko kiedy

moøemy umieúciÊ na p³ytce uk³a-

du mikroprocesorowego z³¹cze ISP

i†albo zmuszeni jesteúmy progra-

mowaÊ procesor poza systemem,

albo dolutowywaÊ do p³ytki do-

datkowe przewody czy teø pos³u-

giwaÊ siÍ miniaturowymi chwyta-

kami teletechnicznymi. Z†p³ytek

E..H moøemy w†prosty sposÛb

( rys. 3 ) zmontowaÊ ìprzejúciÛwkiî,

w†ktÛrych umieszczamy procesor,

do³¹czamy do z³¹cza ISP przewÛd

do programatora, a†ca³oúÊ umiesz-

czamy w†podstawce procesora

uruchamianego systemu. SzczegÛ-

³y tego rozwi¹zania s¹ wyraünie

widoczne na fotografiach.

Jak juø wiemy, opisany progra-

mator przeznaczony jest w†zasa-

dzie wy³¹cznie do wspÛ³pracy

z†pakietem BASCOM AVR. Szcze-

gÛ³owy opis tego oprogramowania

zamieúcimy w†kolejnych numerach

Elektroniki Praktycznej, tak øe

podam teraz jedynie skrÛcony

opis korzystania z†naszego progra-

matora.

Rys. 4. Okno konfiguracji

programatora.

1. Po uruchomieniu programu

BASCOM AVR (lub BASCOM

AVR Demo) wybieramy z†menu

OPTIONS pozycjÍ PROGRAMMER .

2. Ze spisu dostÍpnych progra-

matorÛw wybieramy STK200/

STK300 programmer

3. Ustawiamy konfiguracjÍ pro-

gramatora stosownie do aktual-

nych potrzeb ( rys. 4 ).

4. Jeøeli mamy zamiar programo-

waÊ procesor programem napisa-

nym w†MCS BASIC, to kompiluje-

my go (klawisz F7) i†uruchamiamy

programator (klawisz F4). Procesor

zostanie automatycznie rozpoznany

i,†jeøeli uprzednio zaznaczyliúmy op-

cjÍ ìAUTO FLASHî, zaprogramowa-

ny bez naszego udzia³u.

5. Jeøeli korzystamy z†pliku

BIN lub HEX utworzonego w†in-

nym kompilatorze, to wczytujemy

ten plik do bufora ( rys. 5 ) i†pro-

gramujemy nim procesor.

Zbigniew Raabe, AVT

zbigniew.raabe@ep.com.pl

Wzory p³ytek drukowanych w for-

macie PDF s¹ dostÍpne w Internecie

pod adresem: http://www.ep.com.pl/

pcb.html oraz na p³ycie CD-EP06/

2000 w katalogu PCB .

Rys. 5. Widok okien programatora ISP.

Elektronika Praktyczna 6/2000

Ω

Kondensatory

C1: 1

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: