Ну вот и пришло время нам соорудить USB программатор. Я долго не мог определиться какой бы программатор нам собрать. Выбирал по критериям простоты конструкции и удобства работы с ними, но ничего не нравилось. Выбрать программатор помог случай. Вернее я его не выбирал вообще – я его случайно собрал сам того не подозревая!
А дело было так. Некоторое количество постов назад мы собрали преобразователь USB to UART на ATtiny2313 (а в мы даже улучшили печатную плату). Еще при выборе схемы преобразователя я планировал на его базе (при помощи заливки различных прошивок) получать устройства различного назначения. Тогда я не подозревал, что данный преобразователь можно использовать шире, чем я планировал. Увидев схему USB программатора — USBtiny на ATtiny2313 я понял, что я уже имею готовый программатор!
Посмотрев на схему, сделанного ранее, преобразователя USB to UART (домашняя страничка)
и схему USB программатора USBTiny
(домашняя страница)
можно увидеть, что это одна и та-же схема . Различия незначительны – отсутствуют сигнальные светодиоды и несколько резисторов. Для того, чтобы преобразователь стал USB программатором нужно просто прошить микроконтроллер новой прошивкой и сделать кабель для подключения.
Теперь все по порядку.
1 Для начала нужно собрать преобразователь
(это если Вы его еще не собрали).
Вот рисунок печатной платы преобразователя:
Если интересно — вот .
В собранном виде преобразователь выглядит так:
2 Немного модифицируем плату
Для того, чтобы обеспечить все необходимые сигналы для программирования впаиваем защитные резисторы номиналом по 100 Ом в линии ножек 12, 16, 17, 18, 19 (номинал не критичен — можно варьировать).
3 Теперь нужно прошить микроконтроллер.
Линии для программатора выведены на общий разъем платы (кроме сброса — стоит отдельно).
Наверно не нужно говорить о том, что для прошивки микроконтроллера Вам понадобится программатор. На скорую руку можно собрать и прошить при помощи .
Схема шлейфа проста.
Из особенностей — я вынес индикаторный светодиод и балластный резистор для него за плату на разъем — это для того, чтобы плату без перепайки можно было использовать для других устройств (ну и так прикольней — светодиод мигает прямо в разъеме:)). Кроме того, линия Vcc отделена от общего разъема — это на случай если программируемое устройство запитывается не от USB, а от своего источника (что, в принципе, желательно). Сигнальные линии (SCK, MISO, MOSI) желательно экранировать (например чередованием сигнальных и земляных линий в шлейфе). Длину шлейфа не стоит делать большой — до 50 см, не больше. Если нужно программировать удаленное устройство всегда можно применить USB удлинитель — так надежней. Вот мой готовый шнурок:
5 Сам программатор готов, теперь нужно установить драйвер для того, чтобы Винда смогла с ним работать (для Mac OS X & Linux, вродь-как, драйвера вообще не нужно). Тут все просто:
5.1 Скачиваем драйвер, разархивируем его.
Страничка с драйверами
5.2 Вставляем наш программатор в USB порт.
5.3 В трее появится сообщение о том, что найдено новое устройство.
5.4 Запустится мастер нового оборудования.
5.5 Указываем в окошке «место поиска» папку с драйвером.
5.6 Пройдет процесс установки драйвера. Появится окошко сообщающее о том, что драйвер установлен.
Чтобы проверить, что мы там наустанавливали— заходим в «Мой компьютер/Свойства/Оборудование/Диспетчер устройств» и находим там наш программатор
Винда увидела новое устройство и готова с ним работать.
USBtiny программатор поддерживается AVRDude , а это значит, что многие среды программирования будут с ним работать без проблем. Еще одним достоинством работы с AVRDude является то, что для работы с AVRDude существует множество оболочек GUI из которых можно выбрать подходящую именно для Вас (но об этом в следующей статье).
Я с USBTiny до этого не работал, но отзывы о нем в сети положительные (отличается надежностью и быстротой программирования) — мои тестовый прошивки это подтвердили. ATtiny2313 прошивается за 10 секунд (это вместе с проверкой). Микроконтроллер определяется и программируется надежно — не было ни одной ошибки во время моих тестов. Приятный в использовании программатор!
Файлы к статье:
- Рисунок печатной платы UART-USB на ATtiny2313
- Прошивка USBtiny программатора для ATtiny2313
- Фьюз-биты ATtiny2313 для USBtiny
- Схема кабеля для USBtiny программатора
В интернете представлено множество схем программаторов микроконтроллеров. Представляю вариант внутрисхемного универсального USB программатора с возможностью отладки, которым пользуюсь я. Вы сможете собрать данный программатор своими руками.
Основой программатора является микросхема FT2232D . Представляет она собой преобразователь USB в два порта UART. Особенность заключается в том, что «верхний» канал А может работать в режимах JTAG, SPI и I 2 C, что и требуется для программирования микроконтроллеров, различных микросхем памяти и т.п.
Разработка данного USB-программатора ведется на компьютере с использованием библиотек от фирмы FTDI Chip.
Питается устройство от интерфейса USB. При правильной сборке схема не нуждается в настройке. Функционирование устройства зависит от мастерства разработчика ПО. Резисторы R8, R9, R12, R13, R14, R15, R16 являются токоограничивающими при неправильном соединении с устройством, соответственно, выводы программируемого устройства не должны соединяться с другими элементами в схеме, или иметь такие подтяжки, которые при образовании делителей напряжения не искажали бы логические уровни. Микросхема U1 используется для сохранения пользовательских настроек.
Выводы U2 (канал А):
24 - ADBUS0 – выход- в режиме JTAG TCK, в режиме SPI SK;
23 - ADBUS1 – выход- в режиме JTAG TDI, в режиме SPI DO;
22 - ADBUS2 – вход- в режиме JTAG TDO, в режиме SPI DI;
21 - ADBUS3 – выход- в режиме JTAG TMS, в режиме SPI как вспомогательный сигнал(CS);
20 - ADBUS4 – в режиме JTAG вход\выход, в режиме SPI вспомогательный выход. Этот вывод используется для подачи сигнала RESET в микроконтроллер;
15 - AСBUS0 – свободно программируемый вход\выход во всех режимах (опционно используется для подачи питания в программируемое устройство);
13 - AСBUS1 – свободно программируемый вход\выход во всех режимах.
В принципе, эти выводы многофункциональные. Их поведение определяется выбранным режимом при открытии порта.
Канал В используется для отладки программируемого устройства. Для этого нужно только иметь незадействованный порт UART в микроконтроллере. Далее дело техники. В программе микроконтроллера в нужных местах используем функцию форматированного вывода printf().
40 -BDBUS0 – выход- в режиме UART TXD;
39 -BDBUS1 – вход- в режиме UART RXD;
28 - BСBUS2 – выход- в режиме UART LED-индикатор (зажигается при передаче данных через USB);
27 - BСBUS3 – выход- в режиме UART LED-индикатор (зажигается при приеме данных через USB).
Ниже приведена печатная плата программатора
На сегодняшний день данный универсальный программатор поддерживает микроконтроллеры AVR по интерфейсам JTAG и SPI. Причем скорость прошивки Atmega64 по JTAG не более 5-и секунд, по SPI не более 8-ми секунд. Принципиально, прошивать можно любые микроконтроллеры, к которым распространяется спецификация для программатора. В настоящий момент, например, ведется разработка для поддержки микроконтроллеров NEC.
Рабочая форма поделена на две части: слева таблицы для работы с FLASH (сверху) и EEPROM (снизу), сюда можно открывать файлы или загружать прошивки из микроконтроллера, делать верификацию, править содержимое ячеек памяти; справа текстовое поле для отладки, сюда выводятся данные с канала В, также можно там вводить текст, который отправится в порт (функционально это аналог HyperTerminal). Разработка ведется на платформе Visual C# под Windows. Также есть возможность разрабатывать на других языках. Программатор может работать и под Linux.
Используемая литература:
1. А.В. Евстигнеев «Микроконтроллеры AVR семейств Tiny и Mega фирмы ATMEL», М. Издательский дом «Додэка-ХХI», 2005.
2. Future Technology Devices International Ltd. “FT2232D Dual USB UART/FIFO I.C.” , Datasheet, 2006.
3. Future Technology Devices International Ltd. “Software Application Development D2XX Programmer"s Guide” , Document, 2009.
4. Future Technology Devices International Ltd. “Programmers Guide for High Speed FTCJTAG DLL” , Application note AN_110, 2009.
5. Future Technology Devices International Ltd. “Programmers Guide for High Speed FTCSPI DLL” , Application note AN_111, 2009.
6. Эндрю Троелсен «С# и платформа.NET» М.,С-П. Питер, 2007.
Скачать исходники ПО и печатную плату в формате вы можете ниже
Борисов Алексей () г.Сызрань, Самарская обл.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| U1 | Микросхема | AT93C46D-8S | 1 | В блокнот | ||
| U2 | Микросхема | FT2232D | 1 | В блокнот | ||
| VT1 | MOSFET-транзистор | BSS84 | 1 | В блокнот | ||
| С1 | Конденсатор | 0.01 мкФ | 1 | В блокнот | ||
| С2, С3 | Конденсатор | 27 пФ | 2 | В блокнот | ||
| С4, С5, С7, С9, С10 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 5 | В блокнот | ||
| С6 | Конденсатор | 0.033 мкФ | 1 | В блокнот | ||
| С8 | Электролитический конденсатор | 10 мкФ | 1 | В блокнот | ||
| R1 | Резистор | 2.2 кОм | 1 | 0.05Вт | В блокнот | |
| R2 | Резистор | 10 кОм | 1 | 0.05Вт | В блокнот | |
| R3, R4 | Резистор | 27 Ом | 2 | 0.05Вт | В блокнот | |
| R5 | Резистор | 470 Ом | 1 | 0.05Вт | В блокнот | |
| R6, R7 | Резистор | 1.5 кОм | 2 | 0.05Вт | В блокнот | |
| R8-R16 | Резистор |
Еще одним несложным, в плане изготовления, является COM программатор. При условии использования альтернативного режима COM порта Bitbang, отпадает необходимость в преобразовании интерфейса RS232 COM порта в SPI, необходимый для программирования. Остается только привести уровни сигналов COM порта (-12В, +12В) к необходимым (0, +5В). Это и делает
схема COM программатора для AVR микроконтроллеров:
Данная схема программатора достаточно распространена и известна как программатор Громова. Название пошло от автора программы Геннадия Громова, который и предложил такую схему.
Чтобы собрать программатор Громова нам нужно следующее:
Диоды КД522, КД510, 1N4148 или им подобные. Резисторы можно использовать любые, какие найдете. В качестве шлейфа можно использовать IDE шлейф. При подключении шлейфа, для более устойчивой работы программатора, каждый «сигнальный» провод должен чередоваться с «земляным» проводом. Это позволит уменьшить уровень помех наводимых в линиях и за счет этого увеличить длину программирующего провода. Длина шлейфа должна быть в пределах 50 см. Еще нужен разъем для подключения к программируемому устройству.
Для внутрисхемного программирования Atmel рекомендует стандартные разъемы:
Если Вы планируете серьезно заняться микроконтроллерами, сделайте разъемы стандартными. Для разового программирования устройства я рекомендую использовать на программаторе (такими разъемами к материнской плате подключаются кнопки и светодиоды корпуса компа — именно их я и взял) и штырьки PLS «папы» на плате. Это позволяет максимально упростить разводку платы устройства, так как штырьки для программатора устанавливаются в непосредственной близости возле ножек микроконтроллера. Ножки MOSI, MISO, SCK у микроконтроллеров AVR всегда расположены вместе, поэтому для них можно применить строенный разъем. Отдельно делаем подключение для «земли»-GND и «сброса»-Reset.
Собрать COM программатор не составит труда:
Я сознательно не даю печатной платы под этот программатор, так как схема проста и возня с разводкой и травлением платы просто себя не оправдывает.
Для того чтобы наш COM программатор заработал нужна , к которой мы подключим программатор и для микроконтроллера.
— Так как режим Bitbang нестандартный для COM порта компьютера, то возможны сбои в работе (хотя у меня такого не было). Особенно это касается ноутбуков. Как вариант решения этой проблемы можно рекомендовать «поиграться» настройками COM порта (скорость, биты данных, варианты управления потоком, величины буфера …).
— Отдельный разъем для «земли» желательно подключить первым, чтобы уравнять потенциалы «земли» программируемого устройства и компьютера. Для тех, кто не знает, если у Вас компьютер включен в обычную розетку, без заземляющего контакта, то в виду особенности фильтра блока питания компьютера, на корпусе компьютера всегда присутствует потенциал в 110В.
Заключение:
— COM программатор Громова простой и надежный. Я не перестал пользоваться им даже собрав USB программатор (если какой либо микроконтроллер перестает программироваться USB программатором я обязательно перепроверю его на программаторе Громова).
— Так как программатор Громова собран на пассивных элементах он не требует для себя питания. Мало того, из-за паразитного питания, микроконтроллер можно запрограммировать вообще не подключая к нему источника питания! Хотя так программировать я не рекомендую, но сам факт интересен.
— Для пользователей Algorithm Builder есть приятный бонус! Этот программатор можно использовать для внутрисхемной отладки кристалла (программный JTAG).
Опубліковано 23.02.2011
Неболшой обзор используемых на практике программаторов для микроконтроллеров AVR. AVR ISP Prorgammer и USB программатор AVR / 89S совместимый с AVR910 .
AVR ISP Prorgammer
Внутрисхемный программатор для программирования микроконтроллеров фирмы ATMEL®, как в условиях серийного производства, так и в процессе разработки и отладки изделий.
Программатор поддерживает следующие семейства кристаллов:
TinyAVR
ATtiny11L, ATtiny11, ATtiny12V, ATtiny12L, ATtiny13, ATtiny15L, ATtiny2313, ATtiny26L, ATtiny26, ATtiny28V, ATtiny28L
AT90S1200, AT90S2313, AT90LS2323, AT90S2323, AT90LS2343, AT90S2343, AT90LS4433, AT90S4433, AT90LS8515, AT90S8515, AT90LS8535, AT90S8535
MegaAVR
ATmega48, ATmega88, ATmega168, ATmega8, ATmega16, ATmega32, ATmega64, ATmega640, ATmega128, ATmega1280, ATmega1281, AT90CAN128, ATmega103, ATmega161, ATmega162, ATmega163L, ATmega169, ATmega8515, ATmega8535, ATmega2560, ATmega2561, ATmega325, ATmega3250, ATmega645, ATmega6450, ATmega329, ATmega3290, ATmega649, ATmega6490
Отличительные особенности :
– внутрисхемное программирование (не требуются дополнительные переходные панели, при этом выводы программирования используются в проекте)
– поддержка программатора популярными компиляторами AVRstudio, IAR AVR, Image Craft AVR.
– автоматическая верификация (100% гарантия соответствия зашитого кода исходному)
– высокая скорость программирования, возможность прошивки серийного номера кристалла
я долгое время удачно пользовался и продолжаю пользоваться этим надежным и простым программатором, работающим через LPT порт.
Схема этого простого, но надежного программатора:
Двусторонняя плата помещается в разъем:
Мне понадобился второй программатор, а описанный ниже USB программатор не мог шить нужный мне микроконтроллер. Поэтому я решил повторить этот LPT программатор.
Компьютерные тенденции таковы, что LPT порт скоро исчезнет. Поэтому пора присмотреть альтернативу.
Программатор микроконтроллеров AVR / 89S совместимый с AVR910 (USB программатор)
Посетив несколько магазинов, понял, что цену на программаторы лупят не скромные, поэтому принял решение заморочиться и сделать программатор сам.
Пробороздив просторы Интернета, нашел несколько реализаций совместимые по командам с оригинальным программатором AVR910 ATMEL.
Минус такой переделки – отсутствие предохранителя. Хотя, как показала практика, USB порт кротким замыканием спалить вряд ли удастся. По крайней мере, на моём компьютере не вышло, но экспериментировать не стоит.
Светодиод VL3 сигнализирует о подачи питания на программатор через порт USB. Светодиоды VL1, VL2 сигнализируют о чтении / записи программатора.
Джампер J1 – (MODify) служит для программирования микроконтроллера в новом программаторе. При его замыкании, к разъему ISP подключается внешний программатор и производится загрузка в МК программы.
После этот джампер необходимо разомкнуть и замкнуть джампер J2 – NORMal. Больше мы его не трогаем.
С помощью джампера J3 LOW SCK возможно понижать тактовую частоту порта SPI МК программатора до ~20 кГц. При разомкнутом джампере частота SPI нормальная, при замкнутом – пониженная.
Примечательная особенность, на вывод LED разъема ISP выведен меандр с частотой 1 МГц для “оживления” МК, у которых были ошибочно запрограммированы фьюз-биты, отвечающие за тактирование. ОЧЕНЬ полезная штука!
Прошивка FUSE BITS
Для нормального функционирования контроллера в схеме необходимо, чтобы были запрограммированы (установлены в “0”) биты SPIEN, CKOPT, SUT0 и BODEN. Обычно микроконтроллеры, идущие с завода, т.е. новые, имеют уже запрограммированный бит SPIEN. Остальные биты должны быть незапрограммированные (установлены в “1”).
Инсталляция
Windows 2000/XP/Vista/Seven 32-bit
Прошить контроллер. Подключить свежеиспеченный программатор к РС через свободный разъем USB. Операционная система найдет новое устройство – AVR910 USB Programmer, при предложении автоматически найти драйвер, отказаться, и указать путь к inf-файлу, в зависимости от установленной на вашем компьютере операционной системы.
В архиве с прошивкой имеется папка “AVR910.Driver
” в которой расположены три директории для разных вариантов операционных систем:
-“2k_xp_32
” – для операционных систем Windows 2000/XP 32-bit
(используется штатный драйвер usbser.sys)
-“vista_xp_32
” – Для операционных систем Windows XP/Vista/Seven 32-bit
(usbser.sys + lowbulk.sys от Osamu Tamura)
-“vista_xp_64
” – Для операционных систем Windows XP/Vista/Seven 64-bit
(usbser.sys + lowbulk.sys от Osamu Tamura)
Особенности установки:
В принципе, инсталляция не отличается от подобной для Windows XP, но есть одно НО – задержки в драйвере usbser.sys данной ОС портят цепочку команд от ПО на РС до программатора и, соответственно, цепь ответов обратно от программатора до ПО на РС… Проблему я пока не установил, но есть решение. Конечно не самое красивое, но работает надежно 🙂 Необходимо заменить файл usbser.sys в системных папках Windows 2000 на аналогичный от Windows XP. Это папки …\winnt\system32\drivers\ и …\winnt\system32\dllcashe\. Файл usbser.sys от Windows XP SP1 можно взять здесь. Естественно, что драйвер придется подменять загрузившись под другой ОС (например с загрузочного диска).
Чтобы использовать драйвера на 64 битной платформе, Вы должны отключить проверку цифровых подписей драйверов, нажимая функциональную клавишу F8 во время начала загрузки системы.
Второй вариант, использование программы “Driver Signature Enforcement Overrider “, которая подписывает драйвер как “testdriver” и активизирует “testmode”, таким образом, Вы можете загрузить драйвер без реальной цифровой подписи. Вы можете найти более детальное описание на странице программы, пройдя по ссылке выше.
Вот что получилось у меня:
Программатор использую с программами AVRProg v.1.4 из пакета AVRStudio. На Windows XP Работают безотказно.
Программатор устанавливается как виртуальный Com-порт. Единственно, что нужно учесть, AVRProg проверяет порты от 1 до 4. Придется в диспетчере устройств передвинуть на порт до COM4, либо в настройках AVRStudio указать по какой порт искать программатор.
Схему, плату, прошивку и драйвера можно скачать .
P.S. Когда мне нужно было прошить PWM контроллеры (AT90PWM3) то пришлось это делать с помощью старого доброго AVR ISP Prorgammer (через LPT порт), AVRProg v.1.4 не знает AT90PWM3. Не определенная ситуация складывается и с ATmega64. Поэтому, основным рабочим программатором у меня остается ЛПТешный AVR ISP Prorgammer.
P.S.P.S. Не так давно знакомый купил этот USBasp программатор
Драйвера и ПО для него смотри здесь: http://www.fischl.de/usbasp/
Работает, при этом обрадовало отсутствие багов, замеченных у AVR / 89S совместимого с AVR910 (USB) программатора.
В статье описано ПО для работы с этими и другими программаторами.
В жизни каждого юзера наступает такой момент, когда надо апгрейдить компьютерное железо. Но не все так радосто, как казалось – производители компьютеров сейчас выкидывают такие ненужные по их мнению вещи, как COM- и LPT-порты (тоже относится и к владельцам ноутбуков). И что же делать несчастному юзеру, если необходимо прошить очередной МК AVR для девайса? Выход один – делать USB-программатор (или прикупить). Сегодня мы этим и займемся… (я имею ввиду сборку). И так, наша цель – создание программатора USBasp.Однако при изготовлении данного программатора есть одна проблема – нужно прошить контроллер, используемый в данном программаторе. Так что ищем друга, у которого есть рабочий COM- или LPT-порт в компьютере и, прикупив пивка, идём к нему (уж за такой презент он не откажет). Когда делал свой USBasp, пользовался простейшим ISP программатором – программатором Громова (Громов – разработчик Algorithm Builder). Так что расскажу как сделать USBasp с помощью него. Вначале паяем программатор Громова по следующей схеме:
Вопросы типа: «А где рисунок платы?» будут оставлены без ответа, т.к. ответ в архиве. Замечу один момент: на прошиваемый контроллер необходимо подача питающего напряжения 5 вольт (+ и -), которое можно взять с компьютерного блока питания (использовал разъем от флоппика). Для этого в плате программатора AVR предусматриваем место для подключения 2-х питающих проводов. Выглядеть будет примерно так:
Основные подготовительные операции выполнены и теперь приступаем к действиям для достижения основной цели – сборка USBasp.
Про сборку и описывать особо нечего, так как тут всё ясно. Для себя исключил из схемы перемычки Jmp1 и Jmp3, Jmp2 заменил переключателем, а вместо разъема ISP типа BH-10 поставил DB-9M. Контроллер прошивал отдельно с использованием вот такой платы:
Собранный USB программатор AVR засунул в подходящий пластмассовый корпус:
А теперь расскажу, как же все таки заставить работать USBasp. Что у нас имеется в распоряжении (весь софт в архиве):
1. программатор Громова;
2. софт под названием Uniprof;
3. программатор USBasp;
4. прошивка для контроллера USBasp;
5. драйвера для установки USBasp в системе.
На собранном USBasp ставим перемычки Jmp1 (цепь RESET) и Jmp2 (+5V), подключаем к нему программатор Громова и все это дело подключаем к COM-порту компа, не забыв подать питание 5 вольт. Запускаем Uniprof, если все собрано и подключено правильно, то должнен определиться тип прошиваемого контроллера:
Нажимаем кнопку с рисунком папки и надписью HEX и указываем путь к файлу прошивки контроллера USBasp. В итоге получаем следующее:
Осталось нажать на кнопку Prog с красной стрелкой, чтобы запустить режим прошивания. Ждем окончания заливки hex-файла. А теперь самые большие грабли – прошивка fuse-битов. В чекбоксе «Тормоз» (тот что над пивной кружкой) ставим галку (особенно актуально для шустрых системников), нажимаем кнопку «Fuse» (ала серп и молот:-D) и выставляем фьюзы как указано на картинке:
После установки галок нажимаем кнопки «Write» в каждом из байтов.
Прошили? Отлично! Снимаем перемычку J1 и втыкаем программатор в компьютер. Теперь скармливаем дрова и в системе появляется новое устройство под названием USBasp. Для прошивки контроллеров качаем avrdude, но у нее есть недостаток – она консольная. Однако добрые дяди не оставили нас в беде и сделали графическую оболочку для avrdude, называется она USBASP_AVRDUDE_PROG. При прошивке fuse-битов через avrdude галка в чекбоксе напротив бита означает 0.
Вот вроде и всё. Будут вопросы по запуску программатора - справшивайте, вместе как-нибудь разберемся.
