21_25.pdf

P R O J E K T Y

JuPIC

Programator mikrokontrolerów PIC

wspó³pracuj¹cy z programem MPLAB

AVT-5100

Konstruktorzy s¹ bez

w¹tpienia ludmi równie

leniwymi, jak wszyscy inni.

St¹d pomys³ tworzenia dla

nich, a zw³aszcza dla

programistów, zintegrowanych

narzêdzi projektowych.

W artykule przedstawiamy

projekt programatora

mikrokontrolerów PIC, który

doskonale wtapia siê

w rodowisko MPLAB, dziêki

czemu przygotowanie

oprogramowania

mikrokontrolerów mo¿na

zrealizowaæ za pomoc¹

jednego tylko programu.

Rekomendacje : doskona³e

narzêdzie przystosowane do

bezporedniej wspó³pracy ze

rodowiskiem MPLAB. Idealne

rozwi¹zanie dla

projektantów korzystaj¹cych

z mikrokontrolerów PIC firmy

Microchip.

Od kilku lat jestemy wiad-

kami ogromnego postêpu w dzie-

dzinie elektroniki cyfrowej i nie-

zast¹pionych w niej mikroproce-

sorów i mikrokontrolerów. Stopieñ

z³o¿onoci tych uk³adów wzrasta

w szybkim tempie, powoduj¹c ko-

niecznoæ przyswajania coraz to

nowej wiedzy. Najszybszym spo-

sobem na osi¹gniêcie tego celu

jest wykorzystanie programów in-

teraktywnych, porednicz¹cych

miêdzy u¿ytkownikiem a urz¹dze-

niem. Ka¿da firma chc¹ca wejæ

na rynek ze swoimi mikrokontro-

lerami udostêpnia zazwyczaj spe-

cjalne oprogramowanie, które

umo¿liwia korzystanie z oferowa-

nych uk³adów. Obserwuj¹c rynek

mikrokontrolerów jednouk³ado-

wych, mo¿na zauwa¿yæ, i¿ coraz

wiêksza liczba producentów udo-

stêpnia darmowe oprogramowa-

nie, serwis informacyjny oraz do-

kumentacjê techniczn¹, chc¹c

przyci¹gn¹æ do swoich produktów

jak najwiêksz¹ grupê u¿ytkowni-

ków. Jedn¹ z firm, która wysz³a

naprzeciw tym wymaganiom, jest

firma Microchip produkuj¹ca mik-

rokontrolery rodziny PICmicro.

Przedstawiony w niniejszym ar-

tykule programator JuPIC powsta³

jako czêæ pracy dyplomowej wy-

konywanej na Politechnice l¹s-

kiej i jest wynikiem wielotygo-

dniowej pracy nad protoko³em

komunikacyjnym. Programator jest

przeznaczony do programowania

mikrokontrolerów serii F z pa-

miêci¹ typu Flash: PIC16F627,

PIC16F628, PIC16F83, PIC16F84,

PIC16F84A, PIC16F870, PIC16F871,

PIC16F872, PIC16F873, PIC16F874,

PIC16F876, PIC16F877, a tak¿e

PIC12F675 i PIC16F629.

Wspó³pracuje on ze zintegro-

wanym rodowiskiem uruchomie-

niowym MPLAB IDE firmy Mic-

rochip i obs³uguje protokó³ komu-

nikacyjny zgodny z protoko³em

oryginalnego programatora PICS-

TART Plus (opracowanego przez

firmê Microchip). Tym samym

mo¿liwe jest wykorzystanie potê¿-

nych mo¿liwoci jakie daje oprog-

ramowanie MPLAB pracuj¹ce

w rodowisku graficznym Win-

dows. Firma Microchip rozpo-

wszechnia ten program jako free-

ware i mo¿na go pobraæ ze strony

internetowej http://www.micro-

Elektronika Praktyczna 3/2003

JuPIC

chip.com/1010/pline/tools/picmic-

ro/devenv/mplabi/index.htm . Naj-

nowsza wersja oprogramowania

nosi oznaczenie 6.10. MPLAB

i pozwala na zapisywanie, moni-

torowanie i optymalizacjê aplika-

cji PICmicro. Zawiera wbudowany

edytor tekstu, symulator, kompi-

lator, obs³ugê projektów oraz pro-

gramator. Program z wbudowany-

mi wieloma funkcjami pozwala

m.in. na:

- tworzenie i edycjê plików ród-

³owych,

- grupowanie plików w projekty,

- wyszukiwanie b³êdów kodu,

- asemblacjê, kompilacjê i linko-

wanie kodu ród³owego,

- wyznaczanie zale¿noci czaso-

wych,

- podgl¹danie zmiennych w cza-

sie pracy programu,

- symulacjê dzia³ania programu,

- komunikacjê z urz¹dzeniem PIC-

START Plus (JuPIC),

- rozwi¹zywanie problemów z wy-

korzystaniem podrêcznej pomocy,

- debugowanie za pomoc¹ proto-

ko³u ICD.

Programator JuPIC zbudowany

zosta³ w oparciu o mikrokontroler

PIC16F628, który obecnie zdoby-

wa coraz wiêksz¹ popularnoæ ze

wzglêdu na swoj¹ funkcjonalnoæ.

Programator w po³¹czeniu z pro-

gramem MPLAB tworzy niezwykle

sprawne i profesjonalne narzêdzie

programisty. Funkcjonalnoæ tego

zestawu powoduje, ¿e mo¿e byæ

przeznaczony do ma³ych i red-

nich zastosowañ, a polecany jest

zarówno dla u¿ytkowników po-

cz¹tkuj¹cych, jak i zaawansowa-

nych.

Opis uk³adu

Schemat programatora przed-

stawiono na rys. 1 . Sk³ada siê on

ze: stabilizatora +5V, translatora

poziomów MAX232, klucza na-

piêciowego i mikrokontrolera

PIC16F628, który jest taktowany

sygna³em zegarowym o czêstotli-

woci ustalonej przez rezonator

kwarcowy 11059200Hz.

Praca mikrokontrolera polega

na obs³udze protoko³u komunika-

cyjnego pomiêdzy programatorem

a programem MPLAB oraz na wy-

tworzeniu odpowiedniego prze-

biegu programuj¹cego na wyj-

ciach programuj¹cych (sygna³y

DATA, CLOCK, MCLR, LVP). Pro-

tokó³ programuj¹cy nie jest udo-

Rys. 1. Schemat elektryczny uk³adu

Elektronika Praktyczna 3/2003

JuPIC

Rys. 2. Sposób do³¹czenia

mikrokontrolera do z³¹cza ICSP

kim gniazdem DB-9 od strony

programatora i ¿eñskim DB-9 lub

DB-25 od strony komputera. W tab.

1 przedstawiono wykaz sygna³ów

u¿ywanych przez programator oraz

opis wyprowadzeñ ³¹cz.

Klucze tranzystorowe (T1...T3)

zapewniaj¹ przy³¹czenie jednego

z trzech poziomów napiêæ na wej-

cie MCLR: V SS = 0V, V DD = 5V

oraz V PP = 12 V, zapewniaj¹c tym

samym wymagane funkcje proto-

ko³u ICSP. Sygna³ steruj¹cy sk³a-

da siê z dwóch bitów, których

kombinacje wartoci oznaczaj¹ od-

powiednie napiêcia wyjciowe.

Sposób kodowania zestawiono

w tab. 2 .

Po podaniu na wyjcia RA0

i RA1 stanu 0 zatkane zostaj¹

wszystkie tranzystory i na wyjciu

pojawi siê potencja³ V DD (R7 pra-

cuje jako pull-up ). Po podaniu na

wyjcie RA1 stanu 1 zostaje

wysterowany tranzystor T3 i na

wyjciu otrzymujemy poziom V SS ,

niezale¿nie od stanu na wyjciu

RA0. Natomiast po podaniu na

wyjcie RA1 stanu 0, a na

wyjcie RA0 stanu 1 powodu-

jemy zatkanie tranzystora T3 i wy-

sterowanie tranzystorów T1 i T2,

co spowoduje wyst¹pienie na wyj-

ciu napiêcia programuj¹cego V PP .

W ten sposób uzyskujemy mo¿-

liwoæ podawania wszystkich po-

trzebnych napiêæ na wejcie

MCLR mikrokontrolera.

stêpniany w dokumentacji tech-

nicznej firmy Microchip, a jego

opis wykracza poza ramy niniej-

szego artyku³u, dlatego nie zosta-

nie tu przedstawiony.

Do zasilania programatora za-

lecane jest zastosowanie zasilacza

stabilizowanego 12...14 V o wy-

dajnoci ok. 250 mA. Zasilacz

zbudowany zosta³ w oparciu o sta-

bilizator 7805 (US). Szeregowo

w³¹czona dioda DZ zabezpiecza

przed nieprawid³owym pod³¹cze-

niem zasilacza zewnêtrznego.

Obs³uga programatora JuPIC

przebiega identycznie jak wspo-

mnianego ju¿ programatora PICS-

TART Plus.

Elementem sprzêgaj¹cym pro-

gramator z komputerem jest kon-

werter poziomów napiêæ MAX232

(U2), co wynika z faktu, ¿e porty

mikrokontrolera pracuj¹ w standar-

dzie TTL. Przetwornik pracuje

z czterema liniami RS232: TXD,

RXD, RTS, CTS, przez które uk³ad

mo¿e nawi¹zaæ transmisjê typu

handshaking . Wykorzystuj¹c uk³ad

MAX232, otrzymujemy na liniach

napiêcia o wartociach zbli¿onych

do standardu RS232. JuPIC ³¹czy

siê z komputerem poprzez szerego-

we ³¹cze RS232C kablem typu

modem ( straight through ), który

jest tak¿e wykorzystywany przy

³¹czeniu oryginalnego programato-

ra PICSTART Plus. Siedmio¿y³owy

kabel ³¹cz¹cy jest zakoñczony mês-

Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na

p³ytce programatora

rys. 2 przedstawiono sposób przy-

³¹czania uk³adu zewnêtrznego.

Funkcje programatora

Programator posiada szereg

funkcji i usprawnieñ rozszerzaj¹-

cych jego mo¿liwoci:

- Uk³ad ma przycisk kasowania,

którym bez pod³¹czania progra-

matora do komputera mo¿na

wyzerowaæ pamiêæ mikrokontro-

lera (tak¿e Code Protection ).

Aby wykasowaæ pamiêæ, nale¿y

nacisn¹æ i przytrzymaæ klawisz

ERASE przez 2 sekundy - dioda

LED zasygnalizuje wyzerowanie

mikrokontrolera.

- Wprowadzono diodê sygnaliza-

cyjn¹ LED, która sygnalizuje

aktualne stany programatora:

- dwa podwójne krótkie b³yski

diody - za³¹czenie zasilania

i inicjacja programatora,

- dioda wieci wiat³em ci¹g³ym

- programator gotowy do pracy,

- dioda pulsuje równomiernie

szybko - nawi¹zywana jest

komunikacja z programem

MPLAB IDE,

Programowanie

w systemie ICSP

Programator zosta³ wyposa¿ony

w dodatkowe z³¹cze s³u¿ace do

programowania zgodne z protoko-

³em ICSP. Otrzymano w ten spo-

sób tzw. okno na wiat, umo¿-

liwiaj¹c przy³¹czanie do progra-

matora JuPIC dowolnie wybranego

zewnêtrznego systemu mikropro-

cesorowego. Jedynym warunkiem

tego przy³¹czenia jest zachowanie

standardu ³¹cza oraz zgodnoæ

protoko³ów programuj¹cych. Na

Tab. 1. Opis wyprowadzeñ z³¹cz komputera i programatora JuPIC

DB-25

DB-9

Sygna³

Kierunek

DB-9

Sygna³

¯eñski

PC <-> JuPIC

Mêski

DTR

Data Ready

GND

DSR

pull up +5V

RTS

CTS

Rys. 4. W ten sposób w³¹cza siê

tryb SAFE

CTS

RTS

Elektronika Praktyczna 3/2003

JuPIC

Rys. 5. Sposób do³¹czenia programowanego

mikrokontrolera do programatora pracuj¹cego

w trybie SAFE

Rys. 7. Sposób do³¹czenia programowanego mikrokontrole-

ra do programatora pracuj¹cego w trybie VCC

- dioda pulsuje równomiernie

wolno - programator jest

w trakcie wymiany danych

z programem MPLAB IDE (za-

pis/odczyt),

- dioda ganie - reakcja na

przyciniêcie klawisza,

- 3 krótkie b³yski diody - mik-

rokontroler zosta³ wykasowa-

ny,

- dioda okresowo nadaje 3 krót-

kie b³yski - zawieszenie pro-

gramatora, naruszenie struktu-

ry programu, konieczna wy-

miana oprogramowania.

- Wprowadzono z³¹cze ICSP, czy-

li mo¿liwoæ programowania

w systemie (na p³ytce) bez ko-

niecznoci wyjmowania mikro-

kontrolera z uruchamianego

urz¹dzenia.

- Wprowadzono mo¿liwoæ pro-

gramowania mikrokontrolerów

w trybie LVP.

- Wyprowadzono podstawkê

DIP18, która umo¿liwia progra-

mowanie mikrokontrolera bez

koniecznoci pod³¹czania prze-

wodów. Do podstawki mo¿na

w³o¿yæ mikrokontrolery, które

maj¹ kompatybilne wyjcia

z uk³adem PIC16F628.

- Wyprowadzono zworki konfigu-

racyjne, które pozwalaj¹ przy-

stosowaæ programator do w³as-

nych potrzeb.

- Procedury programuj¹ce zosta³y

poddane optymalizacji, co po-

woduje przyspieszenie progra-

mowania mikrokontrolerów. Za-

wartoæ ka¿dej komórki przed

zaprogramowaniem jest porów-

nywana z wartoci¹, która ma

byæ do niej wpisana i jeli jest

taka sama, operacja zapisu jest

pomijana.

1. Tryb SAFE - bezpieczny

Uaktywnienie trybu nastêpuje

po za³¹czeniu zworki SAFE ( rys.

4 ). Tryb ten pozwala na progra-

mowanie mikrokontrolera najbez-

pieczniejszym sposobem. Napiêcie

na wyprowadzenia mikrokontrole-

ra jest podawane przez klucz T4

za³¹czany tylko podczas jego pro-

gramowania (zapis/odczyt), nato-

miast po operacji wymiany da-

nych jest odcinane. Zalecane jest,

aby w tym trybie nie zasilaæ ze

z³¹cza ICSP ¿adnego uk³adu ze-

wnêtrznego ( rys. 5 ).

2. Tryb VCC - z bezporednim

zasilaniem

Uaktywnienie trybu nastêpuje

po za³¹czeniu zworki VCC ( rys.

6 ). Tryb ten pozwala bezporednio

zasilaæ programowany mikrokontro-

ler napiêciem 5 V, podawanym

z zasilacza umieszczonego na p³yt-

ce ( rys. 7 ). Napiêcie jest podawane

ca³y czas na wyprowadzenia mik-

rokontrolera i dlatego nale¿y zacho-

waæ ostro¿noæ podczas jego

wk³adania lub wyjmowania z pod-

stawki. Jeli mikrokontroler jest

programowany nie w podstawce,

lecz poprzez z³¹cze zewnêtrzne

ICSP, napiêcie podawane jest rów-

nie¿ na przy³¹czony uk³ad. W ten

sposób mo¿na wykorzystaæ zasilacz

programatora do zasilania uk³adu

programowanego. Jedynym ograni-

czeniem jest tu wydajnoæ pr¹dowa

stabilizatora i maksymalny pr¹d za-

Monta¿ i uruchomienie

Programator zmontowano na

dwustronnej p³ytce drukowanej,

której schemat monta¿owy przed-

stawiono na rys. 3 . Monta¿ prze-

prowadzamy typowo, rozpoczyna-

j¹c od elementów najni¿szych,

a koñcz¹c na wlutowaniu z³¹cza

RS232. Na koñcu, po zmontowa-

niu p³ytki, nale¿y w³o¿yæ uk³ady

scalone do wlutowanych wcze-

niej podstawek.

Programator po w³¹czeniu za-

silania jest gotowy do pracy i nie

wymaga uruchamiania, natomiast

wymagane jest zapoznanie siê

z trybami pracy, jakie uk³ad udo-

stêpnia i odpowiednie skonfiguro-

wanie zworek.

Konfiguracja programatora

Programowanie mo¿e odbywaæ

siê dwoma sposobami:

- napiêciem wysokim HVP (12...14 V)

- zworka LVP ON roz³¹czona,

- napiêciem niskim LVP (5 V) -

zworka LVP ON zwarta (fun-

kcja dzia³a tylko dla mikro-

kontrolerów posiadaj¹cych tryb

LVP).

Mo¿liwe s¹ równie¿ 4 tryby

pracy ze wzglêdu na zasilanie

uk³adu:

Tab. 3. Rozmieszczenie wyprowadzeñ

z³¹cza ICSP zaproponowane przez

firmê Microchip

Styk

Funkcja

Port

Tab. 2. Sposób kodowania napiêcia

programuj¹cego

RA0 RA1

MCLR

VCC

VDD

Napiêcie

Funkcja

GND

VSS

Praca

DATA

RB7

Rys. 6. W ten sposób w³¹cza siê

tryb VCC

Reset

CLOCK

RB6

Programowanie

LVP

RB3/4

Elektronika Praktyczna 3/2003

JuPIC

Rys. 8. W ten sposób w³¹cza siê

zale¿ny tryb pracy (bez zasilacza)

bezpieczaj¹cej diody szeregowej,

dlatego nale¿y wzi¹æ ten fakt pod

uwagê, aby nie spaliæ elemen-

tów zasilacza na p³ytce.

3. Tryb zale¿ny - bez zasilacza

Uaktywnienie trybu nastêpuje

po za³¹czeniu zworki VCC i LVP

ON ( rys. 8 ). Tryb ten pozwala na

pracê programatora bez w³asnego

zasilania. Napiêcie niezbêdne do

pracy programatora (5 V) jest po-

dawane bezporednio z uk³adu pro-

gramowanego przez z³¹cze ICSP

( rys. 9 ). W tej konfiguracji mo¿liwa

jest tylko praca z mikrokontrolera-

mi, które mog¹ byæ programowane

niskim napiêciem (LVP). Podczas

pracy w tym trybie nie wolno

pod³¹czaæ zasilania do programato-

ra, poniewa¿ mo¿e ulec uszkodze-

niu stabilizator.

4. Tryb niezale¿ny - z podwój-

nym zasilaniem

Uaktywnienie trybu nastêpuje

po roz³¹czeniu zworki SAFE

i VCC ( rys. 10 ). Tryb ten po-

zwala na podawanie zasilania

z dwóch ró¿nych róde³. Progra-

mator zasilany jest z w³asnego

stabilizatora, natomiast programo-

wany mikrokontroler jest zasilany

ze z³¹cza ICSP.

Instalacja programatora prze-

biega nastêpuj¹co:

- programator umieszczamy na

stabilnym, nieprzewodz¹cym

pod³o¿u,

- pod³¹czamy przewód RS232 do

komputera i programatora,

- pod³¹czamy zasilacz do sieci,

a nastêpnie przewód zasilania

12V do programatora,

Rys. 9. Sposób do³¹czenia programowanego mikrokontrolera do

programatora pracuj¹cego w trybie zale¿nym

- umieszczamy programowany

mikrokontroler w podstawce lub

pod³¹czamy przewód programo-

wania ICSP,

- uruchamiamy na komputerze

program MPLAB IDE,

- uaktywniamy programator, wy-

bieraj¹c z menu PICSTART Plus

funkcjê Enable Programmer -

w programie MPLAB IDE pojawi

siê okno inicjacji programatora,

po czym otrzymamy aktywny

interfejs u¿ytkownika; progra-

mator JuPIC przedstawia siê

w wersji 2.30.00 ( rys. 11 ).

Po kompilacji przygotowanego

projektu otrzymujemy kod wyni-

kowy w postaci pliku typu Intel

HEX, który mo¿emy wprowadziæ

do programowanego mikrokontro-

lera ( Program ).

Na panelu programatora ( rys.

12 ) dostêpne s¹ tak¿e funkcje

odczytu ( Read ) i weryfikacji ( Ve-

rify ) kodu, mo¿na równie¿ spraw-

dziæ, czy pod³¹czony mikrokont-

roler ma skasowan¹ pamiêæ pro-

gramu ( Blank ). Dodatkowo, od

wersji programu MPLAB 5.70

wprowadzono przycisk kasowania

mikrokontrolera ( Erase Flash De-

vice ).

Adam Jurkiewicz

Stanis³aw Pietraszek

Wzory p³ytek drukowanych w for-

macie PDF s¹ dostêpne w Internecie

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

?pdf/marzec03.htm oraz na p³ycie

CD-EP3/2003B w katalogu PCB .

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1, R7, R9, R10: 10k

R2, R3, R4: 2k

R5: 100

R8: 4,7k

Kondensatory

C1, C3: 100

F/25V

C2, C4, CB1, CB2: 100nF

C5, C6, C7, C8: 10

F/25V

Rys. 11. W taki sposób widziany jest

JuPIC przez MPLAB

CP1: 220pF

CX1, CX2: 22pF

Pó³przewodniki

U1: PIC16F628 (zaprogramowany)

U2: MAX232

US: 7805

D1: 1N4148

DZ: 1N4007

LED czerwona

T1, T3: BC238

T2, T4: BC307

Ró¿ne

XTAL: kwarc 11,0592MHz

JZ: z³¹cze zasilania

SW1: microswitch

J1: z³¹cze RS ¿eñskie

J3: podstawka precyzyjna 18 pin

J4: z³¹cze 6 pin do druku

JP1: zworka 2 pin

JP2: zworka 3 pin

Rys. 10. W ten sposób w³¹cza siê

niezale¿ny tryb pracy

Rys. 12. Widok panelu obs³ugi

programatora w MPLAB

Elektronika Praktyczna 3/2003

R6: 1k

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: