Для чего нужен программатор микросхем

Типы программируемых микросхем:

Источник

Электроника для всех

Блог о электронике

AVR. Учебный курс. Трактат о программаторах

Программа для микроконтроллера пишется на любом удобном языке программирования, компилируется в бинарный файл (или файл формата intel HEX) и заливается в микроконтроллер посредством программатора.

Итак, первым шагом в освоении микроконтроллера обычно становится программатор. Ведь без программатора невозможно загнать программу в микроконтроллер и он так и останется безжизненным куском кремния.

Что же представляет из себя это устройство?
В простейшем случае программатор это девайс который связывает микроконтроллер и компьютер, позволяя с компа залить файл прошивки в память контроллера. Также нужна прошивающая программа, которая по специальному протоколу загонит данные в микроконтроллер.

Программаторы бывают разные под разные семейства контроллеров существуют свои программаторы. Впрочем, бывают и универсальные. Более того, даже ту же простейшую AVR’ку можно прошить несколькими способами:

Внутрисхемное программирование (ISP)
Самый популярный способ прошивать современные контроллеры. Внутрисхемным данный метод называется потому, что микроконтроллер в этот момент находится в схеме целевого устройства — он может быть даже наглухо туда впаян. Для нужд программатора в этом случае выделяется несколько выводов контроллера (обычно 3..5 в зависимости от контроллера).

К этим выводам подключается прошивающий шнур программатора и происходит заливка прошивки. После чего шнур отключается и контроллер начинает работу.
У AVR прошивка заливается по интерфейсу SPI и для работы программатора нужно четыре линии и питание (достаточно только земли, чтобы уравнять потенциалы земель программатора и устройства):

Сам же разъем внутрисхемного программирования представляет собой всего лишь несколько штырьков. Лишь бы на него было удобно надеть разъем. Конфигурация его может быть любой, как тебе удобней.
Однако все же есть один популярный стандарт:

Для внутрисхемной прошивки контроллеров AVR существует не один десяток разнообразных программаторов. Отличаются они в первую очередь по скорости работы и типу подключения к компьютеру (COM/LPT/USB). А также бывают безмозглыми или со своим управляющим контроллером.

Безмозглые программаторы, как правило, дешевые, очень простые в изготовлении и наладке. Но при этом обычно работают исключительно через архаичные COM или LPT порты. Которые найти в современном компьютере целая проблема. А еще требуют прямого доступа к портам, что уже в Windows XP может быть проблемой. Плюс бывает зависимость от тактовой частоты процессора компьютера.

Так что твой 3ГГЦ-овый десятиядерный монстр может пролететь, как фанера над Парижем.

Идеальный компьютер для работы с такими программаторами это какой-нибудь PIII-800Mhz с Windows98…XP.
Вот очень краткая подборка проверенных лично безмозглых программаторов:

Программаторы с управляющим контроллером лишены многих проблем безмозглых. Они без особых проблем работают через USB. А если собраны на COM порт, то без извращенских методик работы с данными — как честный COM порт. Так что адаптеры COM-USB работают на ура. И детали подобрать можно покрупней, чтобы легче было паять. Но у этих программаторов есть другая проблема — для того чтобы сделать такой программатор нужен другой программатор, чтобы прошить ему управляющий контроллер. Проблема курицы и яйца. Широко получили распространение такие программаторы как:

Внутрисхемное программирование, несмотря на все его удобства, имеет ряд ограничений.
Микроконтроллер должен быть запущен, иначе он не сможет ответить на сигнал программатора. Поэтому если неправильно выставить биты конфигурации (FUSE), например, переключить на внешний кварцевый резонатор, а сам кварц не поставить. То контроллер не сможет запуститься и прошить его внутрисхемно будет уже нельзя. По крайней мере до тех пор пока МК не будет запущен.
Также в битах конфигурации можно отключить режим внутрисхемной прошивки или преваратить вывод RESET в обычный порт ввода-вывода (это справедливо для малых МК, у которых RESET совмещен с портом). Такое действо тоже обрубает программирование по ISP.

Параллельное высоковольтное программирование
Обычно применяется на поточном производстве при массовой (сотни штук) прошивке чипов в программаторе перед запайкой их в устройство.

Параллельное программирование во много раз быстрей последовательного (ISP), но требует подачи на RESET напряжения в 12 вольт. А также для параллельной зашивки требуется уже не 3 линии данных, а восемь + линии управления. Для программирования в этом режиме микроконтроллер вставляется в панельку программатора, а после прошивки переставляется в целевое устройство.

Для радиолюбительской практики он особо не нужен, т.к. ISP программатор решает 99% насущных задач, но тем не менее параллельный программатор может пригодиться. Например, если в результате ошибочных действий были неправильно выставлены FUSE биты и был отрублен режим ISP. Параллельному программатору на настройку FUSE плевать с высокой колокольни. Плюс некоторые старые модели микроконтроллеров могут прошиваться только высоковольтным программатором.
Из параллельных программаторов для AVR на ум приходит только:

А также есть универсальные вроде TurboProg 6, BeeProg, ChipProg++, Fiton которые могут прошивать огромное количество разных микроконтроллеров, но и стоят неслабо. Тысяч по 10-15. Нужны в основном только ремонтникам, т.к. когда не знаешь что тебе завтра притащат на ремонт надо быть готовым ко всему.

Прошивка через JTAG
Вообще JTAG это отладочный интерфейс. Он позволяет пошагово выполнять твою программу прям в кристалле. Но с его помощью можно и программу прошить, или FUSE биты вставить. К сожалению JTAG доступен далеко не во всех микроконтроллерах, только в старших моделях в 40ногих микроконтроллерах. Начиная с Atmega16.

Компания AVR продает фирменный комплект JTAG ICEII для работы с микроконтроллерами по JTAG, но стоит он (как и любой профессиональный инструмент) недешево. Около 10-15тыр. Также есть первая модель JTAG ICE. Ее можно легко изготовить самому, а еще она встроена в мою демоплату Pinboard.

Прошивка через Bootloader
Многие микроконтроллеры AVR имеют режим самопрошивки. Т.е. в микроконтроллер изначально, любым указанным выше способом, зашивается спец программка — bootloader. Дальше для перешивки программатор не нужен. Достаточно выполнить сброс микроконтроллера и подать ему специальный сигнал. После чего он входит в режим программирования и через обычный последовательный интерфейс в него заливается прошивка. Подробней описано в статье посвященной бутлоадеру.
Достоинство этого метода еще и в том, что работая через бутлоадер очень сложно закосячить микроконтроллер настолько, что он не будет отвечать вообще. Т.к. настройки FUSE для бутлоадера недоступны.

Бутлоадер также прошит по умолчанию в главный контроллер демоплаты Pinboard чтобы облегчить и обезопасить первые шаги на пути освоения микроконтроллеров.

Pinboard II
Прошивка AVR с помощью демоплаты Pinboard II (для Pinboard 1.1 все похоже)

Спасибо. Вы потрясающие! Всего за месяц мы собрали нужную сумму в 500000 на хоккейную коробку для детского дома Аистенок. Из которых 125000+ было от вас, читателей EasyElectronics. Были даже переводы на 25000+ и просто поток платежей на 251 рубль. Это невероятно круто. Сейчас идет заключение договора и подготовка к строительству!

А я встрял на три года, как минимум, ежемесячной пахоты над статьями :)))))))))))) Спасибо вам за такой мощный пинок.

89 thoughts on “AVR. Учебный курс. Трактат о программаторах”

А что это делает в учебном курсе? чего не на главной странице?
Здарова, Артем, вот я и зашел, чего то не мог зайти долго…

Я постепенно правлю и переписываю старые статьи, чтобы привести их в более стройный и завершенный вид.

Источник

Обзор программаторов

Добрый вечер )
Обзор того, что есть и что руками трогал.

1. MiniPro.
Сайт разработчика www.autoelectric.cn
Оболочки от разработчика MiniPro и WizardProg (последняя всегда свежая руссифицированная).

Бывает двух видом TL866C и TL866A. Первый позволяет программировать только через кроватку и адаптеры, последний дополнен внутрисхемным программированием ICSP. TL866C можно перепрошить в TL866A, хотя я бы сразу взял с ICSP (разница в пару сотен рублей).

Хороший Help, в край можно datasheet поднять. При внутрисхемном программировании капризен к питанию, срабатывает защита по перегрузке (решается подачей питания на устройство).

2. UPA-USB
Сайт разработчика www.elrasoft.com
Работает со своей оболочкой, очень хороший Help. Программирование идет через 9-пиновый разъем, можно работать без адаптеров. Значительно меньше список программируемых микросхем по сравнению с MiniPro, за то поддерживает Мотороллы. В работе, как автомат Калашникова. Позволяет подключать внешний источник питания.

Плюсом: большое количество калькуляторов для работы на Pascal Script.

3. Xprog
Сайт разработчика www.eldb.eu
Работает со своей оболочкой, хороший и понятный help. Прошивать можно, как с его разъемов, так и с адаптеров.

4. J-Link
Сайт разработчика www.segger.com
Работает с широким списком микроконтроллеров, допускающих программирование по JTAG.

Допускает перепрошивку Самбой или по JTAG (кто страдает). Поддерживает скрипты.

Все четыре программатора стабильны в работе.
Сейчас жду два свистка ST-Link и USB ISP (вот только китайцы просохнут).

Заходите в группу «Матрица». Программирование микроконтроллеров, ардуино, ПЛИС, 3Д и ЧПУ.
Реализация всего на практике и диагностика авто «ПроДвижение — техслужба»

Источник

Для чего нужен программатор микросхем

Отладчиками называют специализированные компьютерные программы, используемые для обнаружения ошибок в программном коде иных программ

Краткое содержимое статьи:

Что называют программаторами?

Программатором называется аппаратно-программное устройство, служащее, чтобы считывать и записывать информацию на запоминающее устройство. Если радиолюбителю необходимо лишь однажды запрограммировать микро контроллер, есть возможность применить стандартный программатор, подключаемый к последовательному или же параллельному порту.

Благодаря стандартному программатору имеется возможность грузить программы формата hex в большинство микроконтроллеров AVR, уменьшая затраченное время на это. Также при применении программатора работающего внутрисхемно отпадает необходимость извлекать микроконтроллер из устройства.

Присоединение программатора к ПК происходить при помощи специализированного программного обеспечения. Оно передает прошивку с компа на программатор, а тот в свою очередь лишь записывает ее в память микросхемы. Присоединить программаторы можно различными способами. Нынешние программаторы присоединяются к компу, в основном, при помощи USB порта.

Классификация программаторов

Данные устройства можно классифицировать по различным характеристикам: По типу микросхем используемых в них, по присоединению микросхемы, по тому каким способом происходить присоединения к компьютеру, также существует классификация по сложности программаторов.

Давайте рассмотрим некоторые классификации

В программаторах использующих параллельное присоединения микросхем имеется разъем в который и присоединяется микросхема. Внутрисхемные же годятся лишь для микросхем, поддерживающих внутрисхемный тип программирования, но они благодаря им можно прошивать микросхему, не извлекая её из устройства.

Если вы будете покупать программатор, в котором применяется параллельное присоединения микросхемы, то необходимо внимательно посмотреть на разъем, в который ставиться микросхема, оценить его качество. Одноразовый разъём не станет вам долго служить; устройство должно быть оснащено цанговым разъёмом — а наиболее лучшим вариантом будет являться программатор с разъёмом снабженным подвижной планкой (ZIF разъёмы). Среды не дешевых программаторов имеются данные устройства с разъемами под различные корпуса.

По присоединению к компьютеру

В большинстве современных программаторах используется присоединении к компу с помощью USB порта. Промышленные же, имеющие высокую производительность программаторы используются с помощью сети интернет. Специализированные платы для подключения программатора к компьютеру использовались до того как начали использовать для этих целей USB порты.

Как присоединить USB-программатор?

Чтобы начать применять программатор, его следует присоединить к одному из USB-портов компьютера. После подключения устройства к компьютеру, с помощью USB-порта, на мониторе компьютера высветиться сообщение, в котором будет говориться о присоединении неизвестного USB-устройства USBasp, а на самом программаторе начнет гореть светодиод, означающий то, что он подключился к компьютеру.

После следует установить требуемые драйверы, благодаря которым операционная система компьютера сможет нормально и правильно взаимодействовать с программатором. Вслед за этим возможно присоединить микропроцессорное устройство к ISP интерфейсу. Когда начнется программирования, начнет светиться ещё один светодиод, он продолжить светиться во время всего процесса программирования.

У большинства программаторов имеется пара интерфейсов – первый используется, чтобы включить микроконтроллер, второй используется для присоединения к компьютеру. Для присоединения микроконтроллера к контроллеру, можно использовать внутрисхемное программирование. А, чтобы присоединить программатор к компьютеру, используется подключения через обычный USB-разъем.

Чтобы иметь возможность управлять программатором необходимо установит специализированные программы. Больше всего для этого подходят оконные приложения.

Программаторы и отладчики зачастую применяются в одном устройстве, это позволяет, облегчит весь процесс.

В основном сейчас на рынке представлены внутрисхемные программаторы и отладчики в основном сейчас на рынке представлены внутрисхемные программаторы и отладчики

Источник

Программатор для начинающих

Программатор это программно аппаратное устройство, предназначенное для записи информации в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Помимо записи, подобное устройство должно обеспечивать возможность считывания информации из ПЗУ микросхемы. Наряду с основными режимами записи и чтения, многие микросхемы имеют ряд дополнительных режимов: стирание, защита от чтения, защита от программирования и т.п. Для начинающих пользователей программатора, в материале «программирование микроконтроллеров для начинающих», представлена классификация устройств со встроенным ПЗУ. Принято считать, что устройство поддерживает микросхему, если оно:

Для выполнения своих функций, нормальный программатор, как минимум должен содержать:

— колодку, в которую можно вставить выбранную микросхему. Колодка должна обеспечивать электрический контакт с выводами микросхемы;

— интерфейс, позволяющий осуществлять ввод/вывод записываемой и считываемой информации;

— программно аппаратные драйвера, способные формировать и считывать логические уровни и сложные тактовые сигналы.

Классификация программаторов.

По типу поддерживаемых микросхем

Очевидно, чем более широк спектр поддерживаемых микросхем, тем более сложная программно аппаратная реализация такого устройства.

Аппаратная часть наиболее простых программаторов, позволяющих запрограммировать микросхемы одной серии, как правило, представляет собой кабель и несколько резисторов, которые подключаются к одному из портов PC.

Универсальный программатор строится на базе универсальных аппаратных драйверов. Аппаратные драйвера подключаются к выводам колодки, и должны обеспечивать:
— подачу и считывание логических уровней;
— подачу сложных тактовых последовательностей в широком диапазоне частот;
— подачу напряжения в широком диапазоне и с высокой точностью.

По способу программирования микросхем

Параллельный программатор. Для того, что бы произвести необходимые действия с микросхемой, ее надо вставить в колодку программатора. Затем, в программном интерфейсе выбрать соответствующий тип поддерживаемой микросхемы, после этого, запустить на исполнение необходимый режим (программирование, чтение, стирание, защита и т.п.).

Для программирования микросхем с корпусами, отличными от DIP, необходимо использовать специальные переходные адаптеры для программирования.

Внутрисхемный программатор. Внутрисхемное программирование возможно только тех микросхем, которые рассчитаны на данный режим. Как правило, подобные микросхемы имеют встроенные схемы, которые:
— из внешнего напряжения питания генерируют напряжения необходимые для программирования;
— обеспечивают коммуникацию с внутрисхемным прoгрaммaтором по последовательному интерфейсу (вариации протокола JTAG, SPI, UART).

Для реализации режима внутрисхемного программирования, устройство пользователя должно обеспечивать:
— необходимую коммутацию с выводами микросхемы;
— необходимые режимы по нагрузке и питанию на соответствующих выводах микросхемы в режиме программирования.

Главным преимуществом внутрисхемного программирования является возможность объединения процесса программирования и тестирования, исключив отдельную фазу программирования микросхем перед окончательной сборкой устройства.

Отличительной особенностью моделей серии ChipProg-xx является то обстоятельство, что помимо поддержания параллельного режима программирования (программирования в колодке), они поддерживают и режим внутрисхемного программирования.

По подключению к компьютеру

Как правило, для подключения современного программатора к PC используется порт USB. Раньше для этих целей использовались LPT и/или COM порты. Некоторые модели могут работать и в автономном режиме, без подключения к PC. Например, ChipProg-ISP2 помимо обычного управления от PC допускает управление:
— кнопкой на корпусе;
— через Ethernet (с гальванической развязкой);
— от внешних программно аппаратных комплексов.
При этом, программируемая информация, все режимы и опции программирования хранятся на встроенной SD карте (до 256 проектов).

По количеству одновременно программируемых микросхем

Как правило, универсальный программатор может работать одновременно не более чем с одной микросхемой. Обычно, для целей разработки, ремонта или обслуживания различных электронных устройств и блоков, этого вполне достаточно. Для тиражирования микросхем выпускаются специализированные промышленные копировщики. Так например, наш ChipProg-G41 снабжен четырьмя ZIF сокетками, что позволяет в асинхронном режиме программировать до 4 микросхем одновременно, а нутрисхемный промышленный ISP CPI2-Gxxxx позволяет в асинхронном режиме программировать до 14 микросхем одновременно. Другая возможность существенно увеличить скорость тиражирования партий микросхем – воспользоваться функциональными возможностями некоторых устройств. В частности, модели ChipProg-XX с USB интерфейсом предоставляют возможность мультипрограммирования. Что позволяет обеспечить программирование практически любого количества микросхем одновременно.

По дополнительным функциональным и сервисным возможностям

Различные устройства, подчас существенно отличаются друг от друга по своим функциональным и сервисным возможностям.

Программатор для начинающих.

Профессиональный, хорошо сделанный программатор обладает следующими опциями, полезными в том числе и начинающему пользователю:
— развернутая документация, включая контекстные подсказки;
— демо режим;
— поддержка разработчика;
— встроенные механизмы защиты от неправильных действий пользователя;
— режим самодиагностики.

Источник