Программирование AVR

Биты блокировки памяти (Lock Bits)

Исторически сложилось так, что даже самые первые модели микроконтроллеров имели программируемые ячейки защиты информации. Микроконтроллеры AVR так же имеют такую защиту. Это специальные ячейки, построенные по принципу Flash-памяти (то есть, энергонезависимой памяти с электрическим стиранием информации). Каждый микроконтроллер имеет как минимум две защитные ячейки LB1 и LB2. Запись и чтение этих ячеек возможна только в режиме программирования. При записи нуля в LB1 блокируется запись данных во Flash и EEPROM память. Одновременно блокируется возможность изменять конфигурационные ячейки. Если записать ноль еще и в LB2, то блокируется и возможность чтения всех данных. После этого прочитать содержимое вашей программы становится невозможным. Для повторного использования микроконтроллера нужно выполнить команду «Стирание микросхемы». При этом вся информация, записанная в микросхему теряется, зато способность чтения и модификации восcтанавливается. В микроконтроллерах семейства Mega имеются дополнительные ячейки защиты BLB02, BLB01, BLB12, BLB11. Они служат для ограничения доступа к различным областям памяти программ. Подробнее об этом смотрите в описании конкретной микросхемы.

Этот программатор отличается от обычного HVProg тем, что ему не нужно внешнее питание 15 Вольт и тем что соединение с компьютером осуществляется по шине USB. Так же от USB берется напряжение +5 Вольт для питания цифровой части программатора, а для работы в режиме высоковольтного программирование оно повышается до 12 Вольт при помощи импульсного преобразователя на микросхеме MC34063. Преобразователь интерфейса USB -> UART выполнен на специализированном микрочипе CP2102, который имеет неплохие характеристики и недорогую стоимость. Перед началом работы с программатором необходимо установить драйвер виртуального COM - порта, который находится в архиве к статье или скачать с официального сайта производителя CP2102.

При разработке устройств на микроконтроллерах AVR часто требуется изменение конфигурации Fuse-битов (например, для изменения источника тактовой частоты, включения/выключения дополнительных функций). Все микроконтроллеры AVR имеют возможность внутрисхемного программирования (последовательный протокол). Однако при конфигурировании Fuse-битов легко допустить ошибку, что очень часто случается у новичков, и в итоге, при следующей попытке внутрисхемно запрограммировать микроконтроллер, программатор сообщает об ошибке (например, микроконтроллер не обнаружен).

Устройство ATmega fusebit doctor предназначено для восстановления заводской конфигурации Fuse-битов микроконтроллеров Atmel AVR семейства ATmega в случаях неправильной записи таковых. Самыми распространенными ошибками или проблемами являются неправильное конфигурирование источника тактовой частоты (fuse-бит CKSEL), отключение последовательного интерфейса программирования SPI (fuse-бит SPIEN) или отключение вывода Reset для возможности использовать его как линию ввода/вывода (fuse-бит RSTDISBL). Данное простое и дешевое устройство призвано за считанные секунды восстановить конфигурацию (оживить микроконтроллер).

В первом случае (неправильный выбор источника тактовой частоты) проблему можно решить, но во втором и третьем случаях оживить микроконтроллер с помощью программатора с последовательным интерфейсом невозможно. Многие не решаются собирать параллельный программатор, потому-что выгоднее купить новый микроконтроллер.

USBasp является USB внутрисхемным программатором для Atmel AVR контроллеров. Устройство просто в изготовлении, состоит из ATmega48 или ATmega8 и несколько пассивных компонентов. Программатор использует только USB драйвер, специального контроллера USB не требуется.

Особенности:
- Работает под управлением различных платформ. Linux, Mac OS X и Windows.
- Специальных контроллеров или SMD компонентов не требуется.
- Программирование - скорость до 5kBytes/sec.
- SCK выход низкой тактовой частоты (<1,5 МГц).

Программатор PonyProg является свободно распространяемой GNU-программой с открытым исходным кодом и предназначен для программирования flash-микросхем с последовательным доступом. PonyProg написан итальянцем Клаудио Ланконелли (Claudio Lanconelli) и существует в Windows (9x/ME/NT/2000/XP) и Linux версиях.

Функции и характеристики

- совместим с AvrStudio

- поддерживает основные AVR контроллеры

- параллельное и последовательное высоковольтное программирование

- собран из малого количества деталей

- STK500 протокол

- доступны схемы и печатные платы

Стартовые наборы разработчика

Применение стартовых наборов позволяет разработчику быстро, минуя этап макетирования, приступить к практической разработке приложений. На платах, входящих в состав стартовых наборов, установлены необходимые для работы микроконтроллера элементы "обвязки" (стабилизатор напряжения питания, тактовый генератор или кварцевый резонатор, цепь сброса, средства для организации внутрисхемного программирования микроконтроллера). Также устанавливаются часто применяемые на практике узлы микроконтроллерных устройств (средства ввода и индикации, формирователи интерфейса RS-232, интерфейс с внешним ОЗУ и пр.). Все порты микроконтроллеров выведены на разъемы и могут быть соединены с внешними устройствами. 

В некоторых случаях, стартовые наборы разработчика могут использоваться как готовые блоки в составе проектируемой аппаратуры.

Наверное, многим разработчикам программного обеспечения для микроконтроллеров AVR, использующим среду AVRStudio4, хотелось бы программировать чипы прямо в AVRStudio4 с использованием AVRISP. Обычно мы используем упрощенную версию AVRISP работающую с PonyProg или AVRDUDE. Но здесь есть решение, которое может разрешить эту проблему.

Программатор выполнен на основе драйвера от Objective Development и полностью совместим по командам с оригинальным программатором AVR910 от ATMEL. Описание оригинальной схемы программатора можно взять в Application Note AVR910: In-System Programming, а список поддерживаемых команд можно посмотреть в Application Note AVR109: Self Programming

Схема программатора приведена на рисунке ниже. Предохранитель F1 служит для защиты линий питания порта USB от случайного замыкания по цепям питания программатора. Диоды VD1, VD2 – обычные выпрямительные, с прямым падением напряжения ~0,6…0,7В, предназначены для понижения питания микроконтроллера DD1 до 3,6 В. Согласно документации ATMEL на ATmega8(L), микроконтроллер может работать при таком напряжении питания до частоты немногим выше 14 МГц. Светодиоды VL1(“RD”), VL2(“WR”) сигнализируют о текущих действиях программатора, и, соответственно, обозначают режимы чтения и записи. Светодиод VL3(“PWR”) предназначен для сигнализации подачи питания на программатор.