avt 524 Programator USB mikrokontrolerów ATmega ISP

Programator USB mikrokontrolerów ATmega - ISP
P R O J E K T Y
Programator USB
mikrokontrolerów
ATmega - ISP, część 1
AVT-524
Programatory ISP dla
mikrokontroler�w AVR to
temat od dawna znany
i obfitujący w rozmaite
rozwiązania - zar�wno
komercyjne jak i amatorskie
(jedno z mołliwych rozwiąza�
przedstawiamy
w Miniprojektach). Pojawia
si� wi�c pytanie, czy warto
od podstaw opracowywaĘ coś
nowego? Na pewno nie ma
sensu powielanie typowego
Podczas konstruowania progra- - mikrokontroler programatora
projektu opartego np. na
matora prezentowanego w artyku- mołna wyposałyĘ w bootloader,
porcie r�wnoległym LPT. Co
le nie koncentrowałem si� na co pozwoli na szybkie i spraw-
w zamian? Oczywiście USB!
zapewnieniu jego maksymalnej ne wymiany wersji oprogramo-
Rekomendacje: programator prostoty i obniłeniu ceny, wał- wania za pośrednictwem tego
niejsze były jego cechy ułytkowe. samego łącza USB.
dla wymagających
Dlatego teł:
konstruktor�w, przede
- komunikacja z komputerem ste- Konstrukcja programatora
wszystkim tych, kt�rzy
rującym jest zrealizowana za Schemat elektryczny urządze-
korzystają z mikrokontroler�w
pomocą łącza USB, co cz�sto nia przedstawiono na rys. 1.
ATmega.
jest jedynym dost�pnym sposo- Mołna na nim wyr�łniĘ trzy
bem dla posiadaczy laptop�w, podstawowe bloki funkcyjne:
- własne oprogramowanie sterują- interfejs USB, mikrokontroler
ce pozwala na dowolne mody- sterujący oraz buforowany in-
fikacje, poprawki i rozszerzenia terfejs ISP.
a takłe na stosunkowo łatwą Połączenie z magistralą USB
integracj� z rozmaitymi środo- jest zrealizowane z pomocą ukła-
wiskami, du U1 - FT8U232BM - w typo-
- płytka programatora posiada op- wej aplikacji proponowanej
r�cz buforowanego interfejsu ISP przez FTDI. Pami�Ę U2 pozwala
wyprowadzone takłe inne inter- na wprowadzenie własnych
fejsy (I2C, SPI) oraz linie prze- identyfikator�w programatora.
twornika A/C, PWM itd. co Tranzystor Q3 zapewnia - zgod-
pozwala na jej wykorzystanie na nie z wymaganym standardem
rozmaite sposoby, USB - wyłączanie zasilania pro-
Programator prezentowany w artykule współpracuje ze
środowiskiem projektowym dla AVR-GCC - AVRSide (dostępne
bezpłatnie na stronie http://www.avrside.fr.pl oraz na
CD-EP8/2003B). Możliwości jego wczesnej wersji opisaliśmy
w EP1/2003).
Elektronika Praktyczna 8/2003
25
Programator USB mikrokontrolerów ATmega - ISP
Rys. 1. Schemat elektryczny programatora
Elektronika Praktyczna 8/2003
26
Programator USB mikrokontrolerów ATmega - ISP
gramatora podczas enumeracji ściem OC (U4) oraz tr�jstanowego Zwr�cmy teł uwag� na spos�b
oraz w stanie uśpienia kompu- bufora HC244 (U5). Bufor U5 oraz włączania linii RST interfejsu.
tera - hosta. pull-up y jego linii wejściowych Sekwencja przebiega nast�pująco:
Mikrokontroler U3 steruje in- są zasilane napi�ciem docelowego - ustawiamy programowo niski
terfejsem ISP zgodnie z komenda- systemu - zawsze wi�c uzyskamy poziom SCK - bufor jest jeszcze
mi i danymi otrzymywanymi potrzebną zgodnośĘ poziom�w lo- w stanie wysokiej impedancji
z działającego na komputerze - gicznych. Inwerter U4 jest zasi- i na wyjściu nic si� nie dzieje,
hoście oprogramowania. Zwraca lany dwustronnie poprzez diody - ustawiamy programowo niski
teł informacje o prawidłowym za- Schottky ego D1 i D2. Kostka poziom RST - bufor 244 zostaje
ko�czeniu kolejnych operacji lub pozostaje wi�c �pod napi�ciem� włączony podając na wyjście
o zaistniałych bł�dach. Dzi�ki za- niezalełnie od chwilowego pod- SCK poziom niski, ale linia RST
stosowaniu mikrokontrolera AT- łączenia zasilania - eliminuje to zostaje przestawiona z poziomu
mega 8 nie ma konieczności do- mołliwośĘ wysterowania wejśĘ wysokiego na niski dopiero po
dawania praktycznie ładnych do- przy braku zasilania U4 (co ukła- kr�tkiej chwili wynikającej ze
datkowych peryferi�w. Mikrokon- dy cyfrowe niezbyt lubią). Wyj- stałej czasowej obwodu R17,
troler pracuje z wewn�trznym os- ścia typu otwarty kolektor pozwa- C12. W ten spos�b gwarantuje-
cylatorem 8 MHz i ma wbudowa- lają na odpowiednie dopasowanie my stabilny stan niski SCK
ny układ zerujący oraz watchdog. poziom�w logicznych (dla pozio- w chwili zako�czenia zerowa-
Jednocześnie dysponuje całą gamą mu niskiego 0 V, a dla poziomu nia, zgodnie z zaleceniami At-
dodatkowych sprz�towych inter- wysokiego Vcc - niezalełnie od mela dotyczącymi wchodzenia
fejs�w: I2C, SPI, wielokanałowym jego wartości - oczywiście w ra- w tryb programowania szerego-
przetwornikiem analogowo- mach mołliwości układu, czyli do wego.
cyfrowym, wyjściami PWM. Od- 6 V). Nie ma to wi�kszego zna-
powiednie styki wyprowadzono czenia przy zasilaniu obu ukła- Montał układu
na płytce, co pozwoli na ewen- d�w jednakowym napi�ciem (czy- CałośĘ układu została zmonto-
tualne wykorzystanie programato- li +5 V - tyle programator otrzy- wana na dwuwarstwowej płytce
ra do r�łnych innych cel�w (kon- muje z magistrali USB). Natomiast drukowanej, kt�rej schemat mon-
wertery USB<->I2C, USB<->SPI, przy np. 3,3 V systemu docelowe- tałowy pokazano na rys. 2. Ułyto
programatory pami�ci szerego- go mamy nast�pującą sytuacj�: gł�wnie element�w SMD, co po-
wych, przetwornik A/C do kom- - zasilanie U5 = 3,3 V, zwoliło na zachowanie niewiel-
putera itd.). Obw�d filtrujący L2, - wysokie poziomy logiczne na kich wymiar�w. Wyprowadzenia
C7 zasila obwody A/C, natomiast wejściach i wyjściach U5 = ok. interfejs�w mołemy wyposałyĘ
kondensator C10 dodatkowo filt- 3,3 V, w listwy goldpin albo pozostawiĘ
ruje wewn�trzne napi�cie odnie- - zasilanie U4 = ok. 4,7...4,8 V do podłącze� przewodami - w za-
sienia 2,56 V, kt�re zostało prze- (ok. +5 V z USB pomniejszone lełności od potrzeb. Do poluto-
widziane do wykorzystania o spadek na diodzie Schottky wania najlepiej ułyĘ grota mini
w układzie. ego), wave, ale poniewał rastry kostek
Wyprowadzenia interfejsu SPI - wysokie poziomy logiczne na nie nalełą do najmniejszych -
tworzą zarazem wejście magistrali wejściach U4 od strony progra- tradycyjne techniki teł b�dą zu-
ISP pozwalającej na szeregowe matora - ok. 5 V (co jest dopusz- pełnie wystarczające.
wpisanie do mikrokontrolera pro- czalne - nie przekraczamy na- Po zlutowaniu sprawd�my do-
gramu wykonawczego oraz usta- pi�cia zadziałania wejściowych kładnie, czy nie ma zwarĘ ani
wie� konfiguracyjnych. wewn�trznych diod ochronnych przerw. Wskazane jest teł prze-
Interfejs ISP łączy linie I/O kostki), mycie płytki jednym z dost�pnych
mikrokontrolera sterującego z wej- - wysoki poziom logiczny na wej- preparat�w chemicznych (np.
ściami ISP docelowego układu. ściu U4 od strony bufora (wy- PCC). Podłączenie do ISP proto-
Musi on spełniĘ nast�pujące wy- prowadzenia 12, 13) = ok. 3,3 typowego docelowego układu wy-
magania: V. Jest to jedyna linia wyma- konamy według własnych potrzeb
- całkowicie uniezalełniĘ zesp�ł gająca dokładniejszego spraw- niezbyt długim (najwyłej kilkana-
urządze� od kolejności włącza- dzenia: z danych serii HC wy- ście centymetr�w) przewodem taś-
nia zasilania, nika, łe przy takiej wartości mowym.
- umołliwiĘ dołączanie układu napi�cia zasilającego minimalne
docelowego zasilanego innym napi�cie rozpoznawane jako po- Uruchamianie
napi�ciem, ziom wysoki wynosi nieco mniej programatora
- uaktywniaĘ linie sterujące ISP nił 3,3 V, mieścimy si� wi�c Sam sprz�towy układ bez skon-
tylko i wyłącznie w trakcie pro- w wymaganym zakresie. figurowania i zaprogramowania
gramowania - normalnie powin- Wynika z tego, łe układy z za- nie przyda si� nam do niczego.
ny pozostawaĘ w stanie wyso- silaniem poniłej 3,3 V mogą spra- �Oływianie� płytki przebiega
kiej impedancji nie wpływając wiaĘ problemy. Jak nisko mołna w kilku etapach. Wszystkie przed-
w ładen spos�b na działanie zejśĘ - pozostaje do praktycznego stawione opisy i programy doty-
docelowego układu bez koniecz- sprawdzenia (zazwyczaj rzeczy- czą systemu Windows. Adaptacj�
ności odłączania. wiste właściwości układ�w są układu do innych system�w ope-
Zadania te zostały zrealizowa- lepsze nił gwarantowane wartości racyjnych pozostawiam inwencji
ne przy pomocy inwertera z wyj- podawane w katalogach). Czytelnik�w.
Elektronika Praktyczna 8/2003
27
Programator USB mikrokontrolerów ATmega - ISP
WYKAZ ELEMENTÓW
Niezbędne programy (łącznie ze środowiskiem AVRSide) oraz
pliki pomocnicze publikujemy na płycie CD-EP8/2003B.
Rezystory
R1, R4, R7, R10...R12: 3,3k&! 1206
R2, R3: 27&! 0805
Etap 1 - konfiguracja wtedy dla firmowych VID oraz
R5: 1,5k&! 0805
układu interfejsu USB PID zainstalowany inny zestaw
R6: 470&! 1206
Najpierw musimy wyposałyĘ sterownik�w (VCP), co wyklucza
si� w narz�dzia ze strony produ- jednoczesne ułycie D2xx. Jedy- R8: 2,2k&! 1206
centa (www.ftdichip.com) - b�- nym wyjściem b�dzie wtedy skon- R9: 10k&! 0805
dzie nam potrzebny sterownik figurowanie kostki FT8U232 na
R13...16: 100k&! 1206
tzw. bezpośredni (direct driver) innym komputerze i zmiana np.
Kondensatory
D2xx (najnowsza wersja z obsłu- PID. Taki sam zmieniony PID
C1, C11: 10�F/16V 6032 tantal
gą układ�w w wersji BM) oraz musimy r�cznie wpisaĘ do pliku
C2: 33nF 0805
program Ftd2xxst.exe do obsługi *.inf sterownika D2xx, aby system
C3...C5, C13: 100nF 1206
szeregowej pami�ci EEPROM umiał przypisaĘ płytce z nowym
C6, C12: 10nF 0805
93C46. Rozpakowane pliki PID właśnie ten sterownik. Ope-
C7...C9: 100nF 1206
umieszczamy na dysku i zapa- racje ze zmianą PID (VID) muszą
C10: 1�F/16V 3216 tantal
mi�tujemy lokalizacj�. byĘ przeprowadzone z nalełytą
Półprzewodniki
starannością - jeśli si� pomylimy
U1: FT8U232BM TQFP32
Instalacja sterownik�w system w og�le nie b�dzie w sta-
U2: 93C46 SO8
Teraz mołemy po raz pierwszy nie obsłułyĘ płytki (zgłaszając
U3: Atmega 8 TQFP32
podłączyĘ nasz układ do magis- tylko obecnośĘ nieznanego urzą-
U4: 74HC03 SO14
trali USB (bezpośrednio do gniaz- dzenia).
U5: 74HC244 SO20
da A komputera albo poprzez hu-
Q3: tranzystor P-MOS MMBF 2202
ba z własnym zasilaniem, nie Wpisy do deskryptor�w FT8U232
PT1 SOT23
ograniczającego poboru prądu do Słuły do tego wspomniany
D1, D2: dioda uniwersalna
100 mA). powyłej program narz�dziowy
Schottky Minimelf
Po włączeniu Windows wy- Ftd2xxst.exe. Spos�b jego ułycia
Różne
świetli informacj� o obecności no- jest dokładnie opisany w podr�cz-
wego urządzenia USB i poprosi niku, kt�ry w postaci elektronicz- Y1: rezonator ceramiczny 6,00
MHz CSTCC6.00MG - TC (Murata)
o podanie lokalizacji sterownika - nej publikujemy na CD-EP8/
SMD (można też powierzchniowo
odnajdujemy i zatwierdzamy loka- 2003B.
przylutować rezonator
lizacj� folderu z plikami (jak wy- Po wybraniu nowego pliku
przewlekany)
łej) - po chwili instalacja jest edytujemy wszystkie potrzebne
L1, L2: koralik ferrytowy
zako�czona. Menedłer urządze� pola:
przewlekany
w kluczu Kontrolery uniwersalnej Manufacturer = FTDI
J1: gniazdo USB typ B
magistrali szeregowej pokałe teraz Manufacturer ID = FT
listwy goldpin, przewód taśmowy
obecnośĘ urządzenia �FTDI Vendor ID = 0403
FT8U2XX DEVICE�. Product ID = 6001 (chyba, łe
Uwaga! Sprawa mołe si� po- wymagana jest zmiana zgodnie
wałnie skomplikowaĘ jeśli uły- z uwagą powyłej)
wamy juł jakiegoś układu z kos- Description = avr isp loader (tej Po zako�czeniu edycji zapa-
tką FTDI obsługiwaną jako wirtu- pozycji uływa program nadrz�dny mi�tujemy plik i programujemy
alny port szeregowy. System ma PC do lokalizacji urządzenia, nie EEPROM. Nowe ustawienia de-
mołe byĘ wi�c ona zmieniana, skryptor�w b�dą ułyte po nast�p-
chyba łe r�wnolegle z kodem pro- nej enumeracji (czyli odłączeniu
gramu). i ponownym podłączeniu płytki).
W opcjach zaawansowanych Etap 2 - konfiguracja
ustawiamy: mikrokontrolera
Plug and Play - nie ATmega 8
Fixed Serial Number - dowolnie, Uływamy do tego dowolnego
w prototypach ustawiłem na �tak�, posiadanego programatora ISP.
wprowadzając r�cznie numery Prototypy były konfigurowane
20000001, 20000002 itd.) z poziomu AVRSide za pośrednic-
Self Powered - nie twem optoizolowanego programa-
Remote Wakeup - nie torka RS. Zwr�Ęmy tylko uwag�
Max Power (mA) - 250 mA na prawidłowe podłączenie linii
(wprawdzie sam programator mieś- - za pomocą schematu i rysunku
ci si� w podstawowych 100 mA, płytki zlokalizujemy bez trudu
ale byĘ mołe b�dziemy stosowaĘ wyprowadzenia interfejsu ISP.
płytk� w innym celu i przyda si� Mikrokontroler zastosowany
mołliwośĘ zasilenia dodatkowych w projekcie pracuje z wewn�t-
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów
zewn�trznych podzespoł�w). rznym oscylatorem 8 MHz. Prze-
na płytce drukowanej
Elektronika Praktyczna 8/2003
28
Programator USB mikrokontrolerów ATmega - ISP
stawiamy wi�c fabryczne 0001 (1 Uwaga! Konfiguracja fuse��w nym oprogramowaniem, całkowi-
MHz) na 0100. Pozostałych bit�w wymaga uwagi i staranności. cie dost�pnym - mołna wi�c przy
mołemy w naszym zastosowaniu Sprawd�my dwa razy zanim coś okazji go poprawiaĘ czy rozsze-
nie zmieniaĘ. Jednocześnie naleły ostatecznie wpiszemy do mikro- rzaĘ o nowe funkcje (na razie
odczytaĘ i zanotowaĘ wartośĘ baj- kontrolera. Niekt�re bity mogą uruchomione są tylko podstawo-
tu kalibracyjnego dla 8 MHz. AT- nam bowiem całkiem zablokowaĘ we operacje dla serii ATmega).
mega po zerowaniu zawsze auto- interfejs ISP, ale nawet zmiana Otrzymany po kompilacji plik
matycznie ładuje do korekcyjnego �r�dła taktowania (inne nił po- wynikowy avrisp.hex ładujemy do
rejestru OSCCAL wartośĘ dla trzebne ustawienie CSEL) sprawi mikrokontrolera dowolnym pro-
1 MHz. Musimy wi�c w cz�ści w zmontowanym juł urządzeniu gramatorem ISP. Teraz mołemy
inicjalizacyjnej programu przeła- mn�stwo kłopot�w. przystąpiĘ do praktycznych pr�b
dowaĘ samodzielnie OSCCAL od- ale o tym za miesiąc.
czytaną powyłej wartością. Wy- Etap 3 - Jerzy Szczesiul, AVT
maga to wprawdzie przekompilo- zaprogramowanie jerzy.szczesiul@ep.com.pl
wania programu oddzielnie dla mikrokontrolera
kałdego egzemplarza urządzenia, Jak zaznaczono wyłej, naleły
co jednak na etapie test�w i uru- wpisaĘ do programu właściwą dla Wzory płytek drukowanych w for-
chamiania (czy teł przy składaniu danego egzemplarza ATmega war- macie PDF są dost�pne w Internecie
pojedynczych płytek na własne tośĘ OSCCAL (na początku fun- pod adresem: http://www.ep.com.pl/
potrzeby) nie jest ładnym utrud- kcji main() w module u_main.c). ?pdf/sierpien03.htm oraz na płycie
nieniem. Kod dla programatora jest wol- CD-EP8/2003B w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 8/2003
29

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
avt 515 Programator mikrokontrolerów AVR i AT89S8252
avt 515 Programator mikrokontro Nieznany
avt 868 Programowalny zegar z LCD proc 89
avt 2502 Programator procesorów 89CX051 INNY
programator emulator mikrokontrolerów 89Cx051 (2)
programator emulator mikrokontrolerów 89Cx051 (1)
avt 871 Programator procesorów AVR przez BASCOM
avt 1307 Programatorek AVR
Programator USB AVR instrukcja up
avt 887 Programator sterowany z pakietu BASCOM
programowanie mikrokontrolerów
Programator ISP zl2prg(1)

więcej podobnych podstron