Подготовка к прошивке
В процессе прошивки самым сложным этапом является переключение устройства в режим recovery mode, позволяющий безопасно произвести прошивку. Дальнейший шаг, который также связан с определенными сложностями, заключается в инсталляции драйвера Windows. Поэтому для проведения данного процесса потребуется компьютер с установленной операционной системой Windows. Рассмотрим процесс прошивки на основе операционной системы Windows 7.
Важный нюанс! При подключении тв-приставки к компьютеру необходимо использовать на Android-устройстве только порт USB-OTG. В случае, если на Вашем девайсе имеется только один разъем USB, его смело использовать. При наличии нескольких разъемов, необходимо использовать тот, который обозначен как OTG.
Итак, теперь необходимо перевести Androidтв-приставку в режим прошивки. Здесь предусматривается два метода:
1. Аппаратный
2. Программный
Аппаратный метод
Итак, Вы нашли технологическое отверстие в корпусе, далее следует просунуть тонкий щуп и нажать на кнопку. Если услышали типичный щелчок, то Вы достигли цели, и можете переходить непосредственно к процессу перевода мини-компьютера в режим прошивки. Здесь следует строго придерживаться следующего алгоритма:
1. USB-кабель вставить в разъем USB-OTG на приставке
2. Клавишу Recovery зажать щупом
4. После того, как Windows обнаружит устройство, отпустить клавишу Recovery на мини-компьютере.
Следующий шаг – это установка драйвера. Этот процесс описан ниже в соответствующем разделе.
А мы переходим к программному методу прошивки. Его нужно использовать в случае, если в модели мини-пк не предусмотрена клавиша Recovery.
Программный метод
Прежде чем переключить Androidтв-приставку в режим прошивки, необходимо настроить соответствующим образом систему в мини-компьютере. При этом, мини-пк должен быть подключен к телевизору или монитору HDMI кабелем, а также к Windows компьютеру USB кабелем питания. Таким образом, получается такая схема подключения
Итак, на Вашем компьютере должен быть готов пакет с приложением и драйверами. Для этого следует , распаковать его в любой удобный для Вас раздел в компьютере.
При помощи кабеля USB, который поставляется в комплекте тв-приставки, необходимо установить подключение мини-пк к настольному ПК. К мини-компьютеру кабель подключается в OTG-разъем. К компьютеру кабель вставляется в полноразмерный USB порт. Таким образом, обеспечивается питание для мини-компьютера, теперь устройство можно включить, подсоединив его через HDMI порт к телевизору или монитору.
После полной загрузки Android тв-приставки следует зайти в настройки системы. В меню зайти в раздел «Для разработчиков». Если на «Отладка по USB» стоит галочка, ее следует убрать, соответственно, если галочка не стоит, так и оставляем.
В открывшемся экране нас интересует пункт «Mass storage» или в русской версии «Накопитель». Напротив этого пункта должна стоять галочка. Теперь Windows компьютер сможет определять Androidмини-пк как флэшку. Но для этого нам следует сделать следующий шаг.
Теперь компьютер определит приставку как внешний накопитель, и устройство будет отображаться в разделе «Мой компьютер» на Windows компьютере.
Теперь приступаем к переключению приставки в режим прошивки. Заходим в директорию распакованного архива, в каталоге «BatchTool» находим файл RKBatchTool.exe и запускаем его от имени администратора.
В запустившейся утилите в разделе «Connected Devices» должен быть помечен розовым цветом квадрат с цифрой «1». Это значит, что все настройки в Android произведены должным образом.
Квадрат с цифрой «1» из розового стал серым, в случае, если драйвер ранее не устанавливался, или зеленым, если драйвер уже инсталлирован на Android-устройстве
Android тв-приставка перестала передавать видео-сигнал на экран телевизора или монитора.
В случае, если драйвер инсталлируется на мини-пк в первый раз, Windows перейдет к процедуре установки драйвера на обнаруженное новое устройство.
Теперь нам предстоит произвести инсталляцию драйвера, если ранее он не был установлен на девайс.
Установка драйвера
Windows после тщетных попыток самостоятельно установить драйвер на обнаруженное оборудование, определит Ваше устройство как неизвестное. И это естественно, в библиотеке системы необходимые драйвера отсутствуют. Зато они есть в нашем распакованном архиве, и мы их установим в ручном режиме.
Для этого переходим в «Диспетчер устройств». В Windows 7 это можно сделать через Панель управления-Администрирование-Управление компьютером-Диспетчер устройств. Если на рабочем столе есть значок «Мой компьютер», то можно зайти в его контекстное меню, кликнув правой кнопкой мыши, зайти в свойства и выбрать пункт «Диспетчер устройств».
В разделе «Диспетчер устройств» нас интересует категория «Другие устройства». И здесь мы находим наш девайс, который Windows определил как «Неизвестное устройство».
Заходим в контекстное меню неизвестного устройства, кликнув по нему правой кнопкой мыши. Заходим в пункт «Обновить драйверы…»
Откроется окно с системным сообщением. Будет предложено два способа поиска и установки драйверов – автоматически и вручную, нам нужен второй вариант.
Далее через последовательный переход по кнопкам «Обзор» и «Обзор папок» находим на компьютере директорию с распакованным архивом, переходим в поддиректорию «drivers», и в зависимости от разрядности системы выбираем соответствующую папку «x64» или «x86», и уже внутри папки выбираем версию систему, у нас это «win7».
Подтверждаем выбранное действие нажатием на кнопку «ОК». Откроется окно «Поиск драйверов на этом компьютере». Поздравляем, процесс установки драйвера запущен. Однако, следует еще доказать бдительному и мнительному Windows свое твердое намерение. У Вас на экране монитора появится вот такое сообщение:
Смело выбираем «Все равно установить этот драйвер» и переходим к следующему шагу.
Если же осторожничающий Windows выдаст такое сообщение:
Нажимаем на «Установить» и упорно переходим к следующему этапу.
А следующий этап, собственно, и есть установка драйвера. Тут Windows справится сам.
Могут возникнуть проблемы, но это ложная тревога. По окончании инсталляции может выскочить такое вот «тревожное» сообщение от системы:
Не паникуем, а просто закрываем это окно, отключаем приставку от компьютера, через минуту снова подключаем и проделываем поэтапно всю операцию по настройке Android, описанную выше. В запущенной утилите RKBatchTool знакомый нам квадратик с цифрой «1» станет зеленым. Это добрый знак! Устройство готов к прошивке.
Когда драйвер будет установлен, в разделе «Диспетчер устройств» вместо неизвестного устройства появится «Rockusb Device» или «RK30 Device».
Теперь смело можно переходить к самой процедуре прошивки.
Прошивка
Мы проведем процесс прошивки на примере модели MK808b. В запущенном приложении RKBatchTool мы открываем диспетчер файлов. Для этого нажимаем на кнопку с тремя точками, которая находится на одной строке с полем FW Path.
Через диспетчер файлов утилиты выходим в директорию распакованного архива, находим файл update.img. Выделяем его и нажимаем «Открыть». 
Мы вновь оказываемся в главном окне утилиты RKBatchTool. Внизу легко находим кнопку «Restore» и нажимаем на нее.
Процесс прошивки начался. Поздравляем! В ходе обновления в окне будет выдаваться сервисная информация и небезызвестный нам квадратик с цифрой «1» будет весело подмигивать нам солнечным желтым цветом.
А мы дожидаемся заветной надписи «Restore Done Succes» и – вуаля! – наше устройство обновлено и готово удивлять нас дальше своими впечатляющими возможностями.
Отключаем MK808b от компьютера и подключаем его к телевизору. Готово! Мы получили новое обновление для своей Android тв-приставки.
Первое включение после прошивки как правило занимает больше времени чем обычная загрузка.
Список прошивок и инструменты выложены на нашем Яндекс Диске .
Процесс прошивки мини-пк на Android для Amlogic.
Аппаратный метод
Для того, чтобы перевести Android-устройство в режим прошивки аппаратным методом, потребуется специальная клавиша, которая имеется в наличии не во всех моделях. Более того, в моделях, которые обладают такой клавишей, она может быть скрыта. Поэтому Вам нужно будет тщательно исследовать корпус аппарата на наличие потаенной клавиши. Это может быть технологическое отверстие, обозначенное как Recovery.
Однако, не во всех моделях такое отверстие обозначается надписью, но Вы знайте, что оно предназначено именно для этой цели. Также такая клавиша может просматриваться в одном из вентиляционных отверстий.
Для модели Vega S89 - кнопка Recovery спрятана в отверстии AV выхода.
Итак, Вы нашли технологическое отверстие в корпусе, далее следует просунуть тонкий щуп и нажать на кнопку. Если услышали типичный щелчок, то Вы достигли цели, и можете переходить непосредственно к процессу перевода мини-компьютера в режим прошивки. Здесь следует строго придерживаться следующего алгоритма (на примере модели Vega S89):
1. USB-кабель вставить в разъем USB-OTG на приставке.
2. Подключаем питание.
3. Подключить USB-кабель в порт USB настольного ПК с Windows
4. Клавишу Recovery зажать щупом (кнопка Recovery спрятана в отверстии AV выхода)
5. Жмем кнопку включения на приставке (светодиод загорается синим цветом)
6. После того, как Windows обнаружит устройство, отпустить клавишу Recovery на мини-компьютере.
7. Скачиваем и устанавливаем программу USB Burning Tool. Требуются права администратора. Во время установки программа должна установить драйвера. (может потребоваться перезагрузка)
Заходим в меню программы USB Burning Tool
7. Нажимаем кнопку Start. Прошивка занимает 4-6 минут. Во время процесса не отключать устройство.
Метод через CD-карту.
- Для этого скопируйте файлы из архива в корень CD карты;
- Отключаете блок питания от приставки;
- Нажимаете кнопку recowery;
- Подключаете блок питания и удерживая кнопку recowery, подключите кабель питания (нажимаете кнопку включения приставки);
___________________________________________________________________________________________________________________
Скачать программу и драйвера для Amlogic, с нашего Я.Диска
Для начала можете микроконтроллер поставить в панельку программатора, и подключить его к LPT порту, затем подавайте питание.
Запускаем программу CVAVR
1) Сначала нам нужно настроить порт, заходим в меню Settings -> Programmer.
Откроется окошко, все настройки выставляем как на рисунке ниже
Откроется следующее окно:
Ничего лишнего в этом окошке не трогаем, галочки не ставим и ничего не переключаем.
3) Выбираем нужный нам микроконтроллер из выпадающего меню, я выбрал ATmega8. Если у вас в названии микроконтроллера после ATmegaX стоит буква, к примеру V или L, то в списке выбирайте такой же МК, с такой же буквой.
4) Теперь нам нужно открыть файл прошивки, в этом окошке нажимаем File -> Load FLASH
5) Откроется окно, где нужно будет выбрать файл прошивки с расширением.hex, кстати, не забудьте внизу из выпадающего меню "Тип файлов" выбрать этот тип файла.
6) Файл EEPROM выбираем точно так-же, для этого нажимаем меню File -> Load EEPROM, расширение этого файла.eep, если к вашему проекту такой файл не прилагается, значит нужно прошивать только FLASH т.е. .hex.
Имейте ввиду, что процессы прошивки программы, фьюзов
и ПЗУ (EEPROM) это самостоятельные отдельные процедуры.
И рекомендуется шить сначала программу, затем ПЗУ, затем фьюзы, в принципе что у нас и происходит, когда мы загружаем все файлы для прошивки, и выставляем фьюзы в окошке.
7) Итак, файлы прошивки мы загрузили, теперь нам нужно выставить фьюзы, для моего проекта фьюзы следующие: BOOTSZ1, BOOTSZ0, SUT1, CKSEL3, CKSEL2, выставляем их.
8) Затем ставим галочку Program Fuse Bit(s), если вы не поставите галочку – фьюзы не будут записываться.
Чтобы проверить, видит ли наша программа программатор, подключенный к LPT порту, нажимаем кнопку Reset Chip, на программаторе должны мигнуть светодиоды чтения/записи. Если светодиоды не мигают, значит нам нужно проделать операции после пункта 6, описанные в предыдущей части статьи.
9) Теперь можно прошить МК, нажимаем кнопку Program All, и начнется процесс прошивки.
Если вы загружали только файл прошивки FLASH, .hex, то по ходу прошивки программа предложит загрузить файл EEPROM, жмем NO, т.е. НЕТ.
После чего пробегут еще 2 полоски и процесс прошивки завершится
Во время прошивки МК нельзя выключать или перезагружать ПК!
Теперь можете проверить МК, поставив его в панельку вашего устройства. Если вы хотите записать другую прошивку на этот же МК, новую прошивку можно записать поверх старой, или же стереть сначала старую, потом записать новую, как вам удобнее, разницы особой нету.
11) Чтобы стереть данные с МК нажимаем Program -> Erase Chip.
Решение некоторых проблем с AVR
C разными программаторами, и с разными программами возникают разные ошибки, но некоторые ошибки между собой очень похожи, и устраняются одинаково. Во первых микроконтроллеры подключайте строго к указанным выводам: RESET, VCC, GND, MOSI, MISO, SCK. Если спутаете вывода, или забудете припаять один из контактов, МК не прошьется. Случайно МК в панельку можно поставить спутав вывода, т.е. задом на перед, от этого МК не сгорит, но и не прошьется конечно тоже. Напомню еще раз, что у некоторых МК, например в ATmega 64 и 128 вывода MOSI и MISO не применяются для ISP программирования, вместо них вывода MOSI подключают к ножке PE0, a MISO к PE1. Напряжение питания не должно быть ниже чем нужно, иначе МК не будет программироваться, программы будут выдавать ошибки о том, что не могут обнаружить МК.
Записывать левые программы, например программу, предназначенную для ATmega8 в ATmega48 нельзя. Бывает, что вы запрограммировали МК и файлы прошивки удалили с компьютера, а найти прошивку чтобы прошить другой МК не можете найти. В таких случаях просто считываете программу с микроконтроллера, например с помощью CVAVR и сохраняете его на ПК, затем этой прошивкой прошиваете другой МК.
Если вы случайно запрограммировали какой то фьюз, после чего МК залочился, вспомните, что это был за фьюз, некоторые МК с неправильно зашитыми фьюзами удается восстановить, есть несколько способов как это сделать. На К155ЛА3 можно собрать генератор чтобы восстановить МК с запрограммированным RSTDSBL, если вы выставили фьюзы на работу от внешнего генератора, подавая сигнал на вывод XTAL1 некоторые умудряются таким способом восстановить МК. Также фьюзами можно выставить тактирование от внешней RC цепочки. В таком случае придется собрать RC цепочку, чтобы опять запустить МК. Ещё есть фьюзы DWEN, SPIEN..., установив которые, вы отключите возможность пользоваться ISP программатором, тут поможет только параллельный программатор, другие программаторы (к примеру тритон) или приборы, которые встречаются на просторах интернета.
Этим постом я хочу начинать публикацию цикла, в которой подробнейшим образом будут, рассматриваться основные приемы разработки, прошивки и наладки устройств на микроконтроллерах. Посты будут полезны и тем, кто собирается лишь повторять готовые устройства не заморачивая себя их разработкой и отладкой. Мы (я и администрация сайта) надеемся, что публикации этого цикла поможет многим начинающим и не очень радиолюбителям приступить к разработке и (или) повторению аппаратуры на микроконтроллерной базе. В этой статье будут собраны и систематизированы материалы из различных открытых источников, в том числе и всеми нами любимого журнала Радио. Мы коротко рассмотрим, что такое МК, и с чем его едят, зачем нужны компиляторы, и что за страшные звери, сидят в файлах с расширением *. HEX , *. bin , *. asm , и т.п., не много окунёмся в историю и наконец, создадим наш первый программатор SI - Prog (на мой взгляд очень простой надёжный универсальный и не заслуженно предаваемый забвению) и прошьём МК кроме, того на конкретном примере, разберёмся с программными оболочками РопуРго g 2000 и IS - Prog . И так приступим. Не для кого не секрет что, среди цифровых интегральных микросхем МК сегодня занимают примерно такое же место, как операционные усилители среди аналоговых. Это - универсальные приборы, их применение в электронных устройствах самого различного назначения постоянно расширяется. Разработкой и производством МК занимаются почти все крупные и многие средние фирмы, специализирующиеся в области полупроводниковой электроники. Перечень и основные параметры МК некоторых популярных семейств можно найти, например, в интернете.
Современные МК (их раньше называли однокристальными микро-ЭВМ) объединяют в своем корпусе мощное процессорное Ядро, запоминающие устройства для хранения выполняемой программы и данных, устройства приема входных и формирования выходных сигналов, многочисленные вспомогательные узлы. Общая тенденция современного «микроконтроллеростростроения» - уменьшение числа внешних элементов, необходимых для нормальной работы. На кристалле микросхемы размещают не только компараторы, аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи, но и всевозможные нагрузочные и "подтягивающие” резисторы, цепи сброса.
Выходные буферы МК рассчитывают на непосредственное подключение наиболее типичных нагрузок, например, светодиодных индикаторов. Почти любой из выводов МК (за исключением, конечно, выводов общего провода и питания) разработчик может использовать по своему усмотрению в качестве входа или выхода. В результате довольно сложный по выполняемым функциям прибор нередко удается выполнить всего на одной микросхеме.
Постоянное удешевление МК и расширение их функциональных возможностей снизило порог сложности устройств, которые целесообразно строить на их основе. Сегодня имеет смысл конструировать на МК даже такие приборы, для реализации которых традиционными методами потребовалось бы менее десятка логических микросхем средней и малой степени интеграции. Пожалуй, главным препятствием на этом пути остается консерватизм разработчиков, многие из которых до сих пор считают МК чем-то непостижимо сложным.
Между тем процессы разработки программы для МК и обычной принципиальной схемы цифрового устройства во многом схожи. В обоих случаях "здание" нужной формы строят из элементарных "кирпичей”. Просто "кирпичи" разные: в первом случае - набор логических элементов, во втором - набор команд микроконтроллера.
Вместо взаимодействия между элементами с помощью обмена сигналами по проводам пересылка данных из одной ячейки памяти в другую внутри МК. Процесс пересылки "выплескивается" наружу, когда МК поддерживает связь с подключенными к нему датчиками, индикаторами, исполнительными устройствами и внешней памятью. Различаются и рабочие инструменты. На смену карандашу, бумаге, паяльнику и осциллографу приходят компьютер и программатор, хотя на последнем этапе отладки изделия без осциллографа и паяльника все же не обойтись.
Еще одна трудность - недостаточное количество полноценной технической документации и справочной литературы на русском языке. Большинство публикаций подобного рода в периодических изданиях и особенно в русскоязычном Интернете, зачастую не более чем подстрочные переводы английских оригиналов. Причем переводчики, иногда мало знакомые с предметом и терминологией, истолковывают "темные” места по-своему, и они (места) оказываются довольно далекими от истины. Практически отсутствуют русскоязычные программные средства разработки и отладки программ МК.
Первое знакомство с МК для многих начинается с повторения одной из опубликованных в том же журнале "Радио" или другом издании конструкций на их основе. И здесь сразу проявляется главное отличие МК от обычной микросхемы: он не способен делать что- либо полезное, пока в его внутреннее (иногда внешнее) запоминающее устройство не занесена программа, т.е. набор кодов, задающий последовательность операций, которые предстоит выполнять. Процедуру записи кодов в память МК называют его программированием или прошивкой (не путать с предшествующим этому одноименным процессом разработки самой программы).
Необходимость прошивки, на первый взгляд, может показаться недостатком. На самом же деле это главное достоинство, благодаря которому можно, изготовив, например, всего одну плату с МК и несколькими соединенными с ним светодиодными индикаторами и кнопками, по желанию, превращать все в частотомер, счетчик импульсов, электронные часы, цифровой измеритель любой физической величины, пульт дистанционного управления и контроля и многое другое.
Возможность сохранять в секрете коды программы помогает производителям аппаратуры на МК в борьбе с конкурентами. Правда, излишняя секретность программ нередко создает дополнительные трудности при ремонте или совершенствовании устройств на МК "чужой" разработки. Но это другой вопрос.
Еще недавно, приступая к проектированию конструкции на МК, разработчик стоял перед проблемой: можно ли решить поставленную задачу, используя приборы одного-двух известных ему типов. Сегодня ситуация изменилась в корне. Из множества доступных МК следует выбрать тот, с помощью которого задача будет решена оптимальным образом. К сожалению, так поступают далеко не все. Возникла даже определенная "мода" на изделия тех или иных типов, образуются своеобразные группировки сторонников МК определенных семейств. Свой выбор они обосновывают, как правило, на уровне "нравится - не нравится”. Нередко отрицательное мнение о каком-либо приборе объясняется единственной неудачной попыткой его применения, зачастую без попытки анализа и устранения причин неудачи. Некоторые фирмы распространяют документы под названием "Правда о...” с "объективным" сравнением своих приборов с изделиями конкурентов, и, как правило, в пользу первых. Особо доверять подобным публикациям не стоит, всегда найдется отчет о сравнении с обратными результатами и выводами.
Хочу сказать, что, как и во многих других случаях, заведомо хороших или плохих МК нет, и не может быть. Каждый из них способен показать отличные результаты при решении задач определенного класса и с трудом справляется с другими. Отсюда и разнообразие типов. Как правило, выигрыш по одному параметру сопровождается ухудшением других. Самые простые примеры: МК, рассчитанный на многократное перепрограммирование, всегда дороже однократно программируемого аналога, а более скоростной прибор чувствительнее медленного к импульсным помехам и требовательнее к трассировке печатной платы. Конечно, существуют универсальные приборы, в достаточной мере пригодные для решения широкого класса задач. Однако если необходимо лишь повторить ту или иную конструкцию, особой возможности выбирать МК нет, нужно использовать указанный в описании или его полный аналог, например, из числа изготавливаемых другими фирмами по лицензии. На вопрос, можно ли заменить МК одного типа другим, зачастую приходится давать отрицательный ответ, хотя теоретически такая возможность имеется: надо лишь переработать программу, а если число и назначение выводов заменяемого и заменяющего МК различны, то и печатную плату.
Если речь идет о замене МК близким по структуре и принадлежащим к тому же семейству или о замене устаревшего изделия современным аналогом, адаптировать программу, как правило, удается. Фирма Microchip и ATMEL даже включает в справочные данные своих МК рекомендации по такой адаптации. В общем случае полноценный перенос программы на другой МК требует наличия не только публикуемой обычно "прошивки" РПЗУ, а и полного исходного текста, желательно с комментариями программиста. Листинг, полученный в результате дизассемблирования "прошивки",далеко не полноценный эквивалент. От программиста потребуется значительно более высокая квалификация, чем достаточная для разработки "с нуля", не меньшими будут и трудозатраты.
Начинать самостоятельную разработку устройства на МК и, естественно, программы для него рекомендуется с проработки и составления блок-схемы алгоритма его работы. Только по результатам этого этапа можно сделать правильный выбор МК..
Наш дальнейший рассказ построим на конкретном примере. Как то недавно потребовался счетчик, способный подсчитывать пересечения неким предметом определенного рубежа в одну и другую стороны. Полистав номера журнала "Радио”, нашел подходящее устройство, но оно показалось слишком сложным (11 микросхем, в том числе РПЗУ большого объема) и к тому же не обладало некоторыми необходимыми функциями, в частности, возможностью предварительной установки показаний счетчика и запоминания его состояния после выключения питания. Появилась идея изготовить нужный прибор на МК. По причинам, изложенным далее, был выбран МК PIC16F84 (PIC16F84А). В результате родилась схема устройства (рис. 1 ),
содержащего всего две микросхемы. В устройстве допустимо применение микроконтроллера PIC16F84 и PIC16F84 A с любыми предельной частотой, типом корпуса и рабочим интервалом температур (об этих параметрах говорят цифровые и буквенные индексы после дефиса в обозначении микросхемы, например, -101/Р). А если совершенствование программы не предполагается, можно использовать и дешевый однократно программируемый аналог PIC16CR84 если конечно его удастся найти.
Датчики перемещения предмета - транзисторные оптроны с открытым каналом АОТ147Б (U1, U2). Нагрузкой их фототранзисторов служат имеющиеся в МК внутренние резисторы. Допустимо использовать и оптопары, состоящие из отдельных свето и фотодиодов (фототранзисторов). Оптические датчики при необходимости заменяют любыми другими: магнитными, контактными, индуктивными. Важно лишь, чтобы при их срабатывании на соответствующих входах МК изменялись логические уровни.
В устройстве применен четырехразрядный семи сегментный светодиодный индикатор СА56-11SR фирмы Kingbright. Возможно также использование любых семи сегментных светодиодных индикаторов с общим анодом, например, четырех отечественных АЛС324Б. Набор резисторов DR1 можно заменить семью обычными резисторами сопротивлением 300 Ом. Программа, которую необходимо занести в память МК DD2, чтобы превратить устройство в счетчик, приведена в табл. 1. При включении питания во всех разрядах индикатора зажигаются нули. После каждого выполнения цикла "затенен U1" - "затенены U1 и U2" - "не затенен U1” - "не затенен U2" показания увеличиваются на единицу. Счетчик реверсивный, поэтому при срабатывании датчиков в обратном порядке показания на столько же уменьшаются. Максимальное число - 9999, после него следует ноль.
В следующей статье цикла будет о рассказано о том, как создавалась и отлаживалась схема и программа счетчика, об её совершенствовании и введении дополнительных функций. Этим примером будут проиллюстрированы основные возможности МК PIC16F84 и приемы работы с бесплатными средствами программирования и отладки. Они объединены в пакет MPLAB, последнюю версию которого можно "скачать" с Интернет-сайтов www.microchip.com или www.microchip.ru. Или со станицы форума АЛЕКСАНДРА там же подробно описано как его установить.
Для того чтобы занести коды из табл. 1 во внутреннюю память МК, необходим программатор. Однако он не "умеет" читать коды с интернет страниц, поэтому прежде всего требуется создать в компьютере файл с этими кодами в формате, "понятном" программатору. В табл. 1 они приведены в так называемом НЕХ-формате, разработанном фирмой Intel и ставшем фактическим стандартом для программирования ПЗУ различного назначения. (Нужно сказать, что других одноименных форматов, например, Microchip HEX, не существует, используются подобные названия лишь по недоразумению). Аналогичные форматы, разработанные другими фирмами, не нашли широкого применения и предназначены, как правило, лишь для аппаратных и программных средств собственной разработки, в большинстве своем "понимающих" и Intel НЕХ-формат.
Коды вводят в компьютер с помощью любого текстового редактора, в том числе Microsoft Word, точно в том виде, в котором они приведены в табл. 1 .
Если имеется сканер и программа распознавания текста, например, FineReader, можно воспользоваться ими. Но в последнем случае считанные данные придется сверить с оригиналом, так как автоматическое распознавание не идеально (возможны ошибки). Учтите, что в НЕХ файлах применяются только символ двоеточия, цифры и латинские буквы A - F. Каждую строку начинают двоеточием в первой позиции и заканчивают нажатием на клавишу ENTER. Пробелы не допускаются. Закончив ввод и проверив коды, сохраните файл в режиме" Текст DOS" или "Только текст”, присвоив ему любое имя с расширением *.hex.
Нередко коды программ публикуют в виде так называемого "дампа памяти". Это более удобная для зрительного восприятия (чем в НЕХ-формате) таблица. Она состоит из строк, начинающихся шестнадцатеричным адресом (обычно четырехразрядным), за которым через пробелы следуют двухразрядные шестнадцатеричные коды, хранящиеся в следующих одна за другой ячейках (байтах) памяти. Адрес в начале строки относится к первой из ячеек, а всего их обычно 16. Для сравнения в табл. 2 приведен дамп, содержащий те же данные, что и табл. 1 . HEX и дамп легко преобразовать один в другой следующим образом (см. табл. 3 ).
Первые два знака после двоеточия - число байт информации в строке. В данном случае их 16 (10 H ). Далее следует адрес первого байта (0020Н), за ним - двухразрядный код назначения строки:
0 - строка содержит данные;
1 - завершающая строка файла (:00000001 FF); она не содержит данных, число байт и адрес в ней - нулевые. Во многих случаях для опознания строки как завершающей достаточно нулевого числа байт;
2 - в области данных находится адрес сегмента памяти, относительно начала которого, отсчитывают адреса, задаваемые в следующих строках. Следует помнить, что два байта адреса сегмента следуют в порядке старший - младший. Число, которое необходимо прибавлять к текущим адресам, получают сдвигом двоичного кода адреса сегмента на четыре двоичных разряда влево, т. е. умножением его на 16;
3 - в области данных находятся четыре байта стартового адреса программы в обычном для IBM PC формате CS:IP;
4 - в области данных находятся (в порядке от старшего к младшему) четыре байта абсолютного адреса, значение которого без всяких преобразований следует прибавлять к адресам, указанным в следующих строках;
5 - то же, что 04, но задает абсолютное значение адреса старта программы.
Строки с кодами назначения 02 и 04 используют, если необходимо задать адреса, превышающие 0FFFFH. Для программирования МК с памятью небольшого объема (таких, как PIC16F84) в них нет необходимости. Тем не менее, иногда подобную строку, задающую нулевой начальный адрес, помещают в начало НЕХ-файла. Ее можно безболезненно удалить.
Строки с кодами 03 и 05 встречаются весьма редко, поскольку адрес старта программы МК чаще всего определяется архитектурой последнего и не может быть изменен. У МК семейства PICmicro он нулевой.
За кодом назначения следует область данных из указанного в начале строки числа байт. Строка завершается контрольным байтом. Алгоритм подсчета его значения довольно прост: восемь младших двоичных разрядов суммы всех байт строки, включая ее длину, два байта адреса, код назначения, данные и контрольный, должны быть равны нулю.
Первоначально НЕХ-формат предназначался для хранения восьмиразрядных данных. Коды большей разрядности разбивают на соответствующее число байтов, которые записывают в файл в порядке от младшего к старшему. Например, каждой из 14-разрядных команд МК ИС16F84 отводят по два байта, причем два старших двоичных разряда второго байта остаются свободными (код в этом байте не превышает 3FH).
В результате адреса в НЕХ-файле удвоены по сравнению с действительными адресами команд программы. Например, строка
:080008008C0003088D000408C0 описывает такую последовательность программных кодов;
Адрес Код
4 008С
5 0803
6 008D
7 0804
Некоторые программные средства (как правило, ведущие свою родословную не от IBM-совместимых компьютеров) записывают в файл и воспринимают байты данных в обратном порядке - старший, за ним младший. На это стоит обратить внимание, если программатор "капризничает”, не желая правильно читать файл.
Описанный формат представления многоразрядных данных часто называют Merged (склеенный). Изредка встречается другой вариант: НЕХ-файл разбивают на два, один из которых содержит все младшие, а второй - все старшие байты слов программы. Такой формат называют Splitted (расщепленный).
Следует учесть, что файл может не задавать сплошной последовательности кодов. Например, между кодами в первых двух строках табл. 1 остается незаполненным промежуток в шесть байт (три команды программы). Никакой информации об их содержимом НЕХ-формат не дает. В зависимости от алгоритма работы программатора они остаются в незапрограммированном исходном состоянии или в них сохраняются коды, записанные ранее. В табл. 2 неиспользованные ячейки заполнены нулевыми кодами.
Как известно, МК содержат постоянную память различного назначения: FLASH либо однократно программируемую для программы, EEPROM для данных, специальные ячейки конфигурации и идентификации МК. Информацию, предназначенную для этих областей, нередко хранят в отдельных файлах и при
программировании приходится вручную указывать, куда именно ее записать. Но в семействе PICmicro принято решение, позволяющее объединить все в одном НЕХ-файле. Упомянутые выше области, находящиеся для процессора МК в разных адресных пространствах, с точки зрения программатора объединены в одно. Для PIC16F84 распределение следующее (в скобках - "байтные" адреса):
0-3FFH (0-7FFH) - коды программы; у МК с памятью большего объема эта область может быть расширена до 1FFFH (3FFFH) ;
2000Н-2003Н (4000Н-4007Н) - коды идентификации;
2007Н (400ЕН, 400FH) - слово конфигурации;
2100Н-213FH (4200Н-427FH) - коды, записываемые по адресам 0-3FH EEPROM.
Несмотря на то что, организация EEPROM - восьмиразрядная, в данном случае каждому из предназначенных для него кодов в НЕХ-файле отводят по два байта, старший из которых - с нулевым содержимымПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ >>>>>
ВСЕ ВОПРОСЫ НА
Декабрь 2015 г.1. Преимущества предлагаемого способа
Схемы устройств на микроконтроллерах (МК) обычно отличаются сочетанием двух трудносовместимых качеств: максимальной простотой и высокой функциональностью. К тому же функциональность может в дальнейшем меняться и расширяться без внесения каких-либо изменений в схему - путём лишь замены программы (перепрошивкой). Эти особенности объясняются тем, что создатели современных МК постарались разместить на одном кристалле всё, что только может потребоваться разработчику электронного устройства - по крайней мере настолько, насколько это возможно. В результате произошло смещение акцента со схемотехнического и монтажного на программный. С использованием МК теперь меньше приходится "нагружать" схему деталями, между компонентами становится меньше соединений. Это, конечно, делает схему более привлекательной для её повторения как опытными, так и начинающими электронщиками. Но, как обычно, за всё приходится платить. Здесь тоже не обошлось без своих сложностей. Если купить новый МК, установить его в правильно собранную из исправных деталей схему и подать питание, то ничего не получится - устройство не будет работать. Микроконтроллеру нужна программа.
Казалось бы с этим тоже всё просто - в интернете можно встретить множество схем с бесплатными прошивками. Но тут возникает одна загвоздка: прошивку необходимо как-то "залить" в микроконтроллер. Для того, кто никогда этим раньше не занимался, такая задача зачастую становится проблемой и главным отталкивающим фактором, нередко заставляющим отказаться от прелестей использования МК и поискать схемы на "рассыпухе" и жесткой логике. А ведь всё не так уж сложно, как может показаться на первый взгляд.
Проанализировав публикации в интернете, можно заметить, что данная проблема решается чаще всего одним из двух путей: покупкой готового программатора или изготовлением самодельного. При этом публикуемые схемы самодельных программаторов очень часто неоправданно сложны - гораздо сложнее, чем это действительно необходимо. Конечно, если предполагается каждый день прошивать МК, лучше иметь "крутой" программатор. Но если надобность в такой процедуре возникает нечасто, от случая к случаю, то можно вообще обойтись без программатора. Нет, конечно, речь идет не о том, чтобы научиться делать это силой мысли. Имеется в виду, что понимая, как происходит взаимодействие программатора с микроконтроллером при записи и считывании информации в режиме его программирования, мы можем обойтись подручными средствами более широкого назначения. Эти средства должны будут заменить как программную, так и аппаратную части программатора. Аппаратная часть должна обеспечить физическое соединение с микросхемой МК, возможность подавать логические уровни на его входы и считывать данные с его выходов. Программная часть должна обеспечить работу алгоритма, управляющего всеми необходимыми процессами. Отметим также, что качество записи информации в МК не зависит от того, насколько "крутой" у вас программатор. Такого понятия, как "лучше записалось" или "хуже" не существует. Есть только два варианта: "записалось" и "не записалось". Это объясняется тем, что непосредственно процессом записи внутри кристалла руководит сам МК. Нужно лишь обеспечить ему качественное питание (отсутствие помех и пульсаций) и правильно организовать интерфейс. Если по результатам контрольного считывания ошибок не выявлено, то все в порядке - можно использовать контроллер по назначению.
Для того, чтобы, не имея программатора, записать в МК программу, нам потребуется преобразователь порта USB-RS232TTL и , а также . Конвертер USB-RS232TTL позволяет при помощи порта USB создать COM-порт, отличающийся от "настоящего" лишь тем, что на его входах и выходах используются логические уровни TTL, то есть напряжение в интервале от 0 до 5 вольт (подробнее можно почитать в статье " "). Такой конвертер в любом случае полезно иметь в "хозяйстве", так что если у вас его еще нет, непременно стоит приобрести. Что касается логических уровней, то в нашем случае TTL - это даже преимущество перед обычным COM-портом, потому что входы и выходы такого порта можно напрямую подключать к любому микроконтроллеру, питающемуся от напряжения 5 В, в том числе ATtiny и ATmega. Но не пытайтесь использовать обычный COM-порт - там используются напряжения в интервале от -12 до +12 В (либо -15...+15В). Непосредственное соединение с микроконтроллером в этом случае недопустимо!!!
Идея создания скрипта для программы "Перпетуум М", реализующего функции программатора, возникла после ознакомления с рядом публикаций в интернете, предлагающих те или иные решения по прошивке МК. В каждом случае обнаруживались серьезные недостатки или чрезмерные сложности. Часто попадались схемы программаторов, содержащие в себе микроконтроллер и при этом вполне серьезно давались советы типа: "... а чтобы запрограммировать микроконтроллер для этого программатора нам потребуется... правильно - другой программатор!". Далее предлагалось сходить к другу, поискать платную услугу и т.п. Качество программного обеспечения, распространяемого в сети для этих целей, также не впечатлило - замечено множество проблем как с функциональностью, так и с "мутностью" пользовательского интерфейса. Зачастую много времени нужно потратить, чтобы понять, как использовать программу - ее необходимо изучать даже ради осуществления простейших действий. Иная программа может долго и усердно что-то делать, но о том, что ничего в МК не записывается, пользователь узнает только после полного завершения всей прошивки и последующего контрольного считывания. Встречается и такая проблема: пользователь пытается выбрать из списка поддерживаемых кристаллов свой МК, а его в списке нет. В этом случае воспользоваться программой не удастся - внесение в список недостающих МК, как правило, не предусмотрено. Кроме того ручной выбор контроллера из списка выглядит странно, если учесть, что программатор во многих случаях может сам определить тип МК. Все это сказано не для того, чтобы облить грязью существующие продукты, а для того, чтобы объяснить причину появления скрипта к программе "Перпетуум М", описываемого в данной статье. Проблема действительно существует, и она касается в первую очередь новичков, которым не всегда удается преодолеть данную "стену", чтобы сделать свой первый шаг в мир микроконтроллеров. В предлагаемом скрипте учтены недостатки, обнаруженные в других программах. Реализована максимальная "прозрачность" работы алгоритма, предельно простой интерфейс пользователя, не требующий изучения и не оставляющий шанса запутаться и "не туда нажать". При отсутствии нужного МК среди поддерживаемых есть возможность самостоятельно добавить его описание, взяв нужные данные из документации, скачанной с сайта разработчика МК. И, самое главное - скрипт открыт для изучения и модификации. Каждый желающий может, открыв в текстовом редакторе, изучать и править его на свое усмотрение, изменяя на свой вкус существующие функции и добавляя недостающие.
Первая версия скрипта была создана в июне 2015 года. В этой версии реализована только поддержка Atmel"овских МК серий ATtiny и ATmega с функциями записи/чтения флэш-памяти, с настройкой конфигурационных бит, с автоматическим определением типа контроллера. Запись и чтение EEPROM не реализованы. Были планы дополнить функциональность скрипта: добавить запись и чтение EEPROM, реализовать поддержку PIC-контроллеров и т.д. По этой причине скрипт до сих пор не был опубликован. Но из-за нехватки времени осуществление задуманного затянулось, и, чтобы лучшее не становилось врагом хорошего, решено опубликовать имеющуюся версию. Если уже реализованных функций окажется недостаточно, прошу не огорчаться. В этом случае вы можете попробовать самостоятельно добавить нужную функцию. Не стану скрывать: идея создания данного скрипта изначально несет в себе еще и образовательный смысл. Разобравшись в алгоритме и добавив к нему что-то свое, вы сможете глубже понять работу МК в режиме программирования, чтобы в будущем не оказаться в положении девушки перед сломавшимся автомоблем, задумчиво разглядывающей его внутренности и не понимающей, почему "не едет".
2. Интерфейс МК в режиме программирования
Существует несколько различных способов перевести контроллер в режим программирования и работать с ним в этом режиме. Самым простым в реализации для контроллеров серий ATtiny и ATmega является, пожалуй, SPI. Им и воспользуемся.
Но, прежде чем приступить к рассмотрению сигналов, необходимых для формирования SPI, сделаем ряд оговорок. Микроконтроллер имеет конфигурационные биты. Это что-то вроде тумблеров, переключение которых позволяет менять некоторые свойства микросхемы в соответствии с нуждами проекта. Физически это ячейки энергонезависимой памяти, вроде тех, в которые записывается программа. Разница в том, что их очень мало (до трех байт для ATmega), и они не входят в адресное пространство какой-либо памяти. Запись и чтение конфигурационных данных выполняется отдельными командами режима программирования МК. Сейчас важно отметить, что некоторые конфигурационные биты влияют на саму возможность использования SPI. При некоторых их значениях может оказаться, что SPI нельзя будет использовать. Если вам попадется такой микроконтроллер, то метод, предлагаемый в данной статье, не поможет. В этом случае придется либо изменить настройки конфигурационных бит в программаторе, который поддерживает иной режим программирования, либо использовать другой микроконтроллер. Но данная проблема касается только бывших в употреблении МК, либо тех, с которыми уже кто-то неудачно "поигрался". Дело в том, что новые МК поставляются с настройками конфигурационных бит, не препятствующими использованию SPI. Это подтверждается и результатами испытаний скрипта-программатора для программы "Перпетуум М", во время которых были успешно прошиты четыре разных МК (ATmega8, ATmega128, ATtiny13, ATtiny44). Все они были новые. Начальная настройка конфигурационных бит соответствовала документации и не мешала использованию SPI.
Учитывая сказанное выше, следует обращать внимание на следующие биты. Бит SPIEN в явном виде разрешает или запрещает использование SPI, следовательно в нашем случае его значение должно быть разрешающим. Бит RSTDISBL способен превратить один из выводов микросхемы (заранее предопределенный) во вход сигнала "сброс", либо не превратить (в зависимости от записанного в этот бит значения). В нашем случае вход "сброс" необходим (при его отсутствии не получится перевести МК в режим программирования через SPI). Есть еще биты группы CKSEL, задающие источник тактового сигнала. Они не препятствуют использованию SPI, но их тоже необходимо иметь в виду, потому что при полном отсутствии тактовых импульсов, либо при их частоте ниже допустимой для заданной скорости SPI, также ничего хорошего не получится. Обычно у новых МК, имеющих внутренний RC-генератор, биты группы CKSEL настроены на его использование. Нас это вполне устраивает - тактирование обеспечено без каких-либо дополнительных усилий с нашей стороны. Ни кварцевый резонатор припаивать, ни внешний генератор подключать не нужно. Если же указанные биты содержат иную настройку, придется позаботится о тактировании в соответствии с настройкой. В этом случае может потребоваться подключение к МК кварцевого резонатора или внешнего тактового генератора. Но в рамках данной статьи мы не будем рассматривать, как это делается. Примеры подключения МК для программирования, содержащиеся в данной статье, рассчитаны на самый простой случай.
|
Рис. 1. Обмен данными по SPI в режиме программирования |
Теперь обратимся к рисунку 1, взятому из документации на МК ATmega128A. На нем показан процесс передачи одного байта в МК и одновременного приема одного байта из МК. Оба эти процесса, как видим, используют одни и те же тактовые импульсы, поступающие от программатора в микроконтроллер на его вход SCK - один из выводов микросхемы, для которого в режиме программирования по SPI отведена такая роль. Еще две сигнальные линии обеспечивают прием и передачу данных по одному биту за такт. Через вход MOSI данные поступают в микроконтроллер, а с выхода MISO снимаются считываемые данные. Обратите внимание на две пунктирные линии, проведенные от SCK к MISO и MOSI. Они показывают, в какой момент микроконтроллер "проглатывает" выставленный на входе MOSI бит данных, и в какой момент сам выставляет на выход MISO свой бит данных. Все достаточно просто. Но чтобы ввести МК в режим программирования нам еще потребуется сигнал RESET. Не забудем также про общий провод GND и питание VCC. В общей сложности выходит, что к микроконтроллеру для его прошивки по SPI нужно подключить всего 6 проводков. Ниже разберем это подробнее, а пока добавим, что обмен данными с МК в режиме программирования по SPI выполняется пакетами по 4 байта. Первый байт каждого пакета в основном полностью отводится под кодирование команды. Второй байт в зависимости от первого может быть продолжением кода команды, либо частью адреса, а может иметь произвольное значение. Третий байт используется в основном для передачи адресов, но во многих командах может иметь произвольное значение. Четвертый байт обычно передает данные, либо имеет произвольное значение. Одновременно с передачей четвертого байта в некоторых командах принимаются данные, поступающие из МК. Подробности по каждой команде можно найти в документации на контроллер в таблице под названием "SPI Serial Programming Instruction Set". Пока отметим лишь, что весь обмен с контроллером построен из последовательности 32-битных пакетов, в каждом из которых передается не более одного байта полезной информации. Это не очень оптимально, но в целом работает неплохо.
3. Подключение МК для программирования
Чтобы обеспечить подачу на входы микроконтроллера всех необходимых сигналов для организации интерфейса SPI и чтение данных с его выхода MISO, не обязательно создавать программатор. Это легко осуществить при помощи самого обыкновенного конвертера USB-RS232TTL.
В интернете часто можно встретить информацию о том, что такие конвертеры неполноценны, что с ними ничего серьезного сделать нельзя. Но в отношении большинства моделей конвертеров такое мнение ошибочно. Да, существуют в продаже конвертеры, у которых доступны не все входы и выходы по сравнению со стандартным COM-портом (например, только TXD и RXD), имеющие при этом неразборную конструкцию (микросхема залита пластмассой - невозможно добраться до ее выводов). Но такие и покупать не стоит. В некоторых случаях получить недостающие входы и выходы порта можно, подпаяв проводки непосредственно к микросхеме. Пример такого "усовершенствованного" конвертера показан на рисунке 2 (микросхема PL-2303 - подробнее о назначении ее выводов в статье " "). Это одна из самых дешевых моделей, но обладающая своими преимуществами при использовании в самодельных конструкциях. Широко распространены и полнофункциональные шнуры-переходники со стандартным девятиконтактным разъемом на конце, как у COM-порта. От обычного COM-порта они отличаются только уровнями TTL и несовместимостью с устаревшим программным обеспечением и некоторым старым оборудованием. Можно еще отметить, что шнуры на микросхеме CH34x на различных экстремальных тестах показывают себя гораздо более надежными и стабильными по сравнению с преобразователями на PL-2303. Впрочем, при обычном использовании разница не заметна.
При выборе конвертера USB-RS232TTL следует также обращать внимание на совместимость его драйвера с версией используемой операционной системы.
Рассмотрим подробнее принцип соединения микроконтроллера и конвертера USB-RS232TTL на примере четырех разных моделей МК: ATtiny13, ATtiny44, ATmega8 и ATmega128. На рисунке 3 показана общая схема такого соединения. Вас может удивить, что сигналы RS232 (RTS, TXD, DTR и CTS) используются не по назначению. Но не стоит об этом беспокоиться: программа "Перпетуум М" способна работать с ними напрямую - устанавливать значения на выходах и читать состояния входа. Во всяком случае широко распространенные конвертеры USB-RS232TTL на микросхемах CH34x и PL-2303 такую возможность обеспечивают - это проверено. С другими популярными конвертерами также проблем быть не должно, так как для доступа к порту используются стандартные функции Windows.
Резисторы, показанные на общей схеме, в принципе можно не устанавливать, но все-таки лучше установить. Каково их назначение? Используя ТТЛ"овские входы и выходы конвертера и пятивольтное питание микроконтроллера, мы тем самым избавляемся от необходимости согласования логических уровней - все и так вполне корректно. Значит, соединения могут быть непосредственными. Но во время экспериментов бывает всякое. Например по закону подлости отвертка может упасть как раз в то место, куда она никак не могла бы упасть, и замкнуть то, что ни в коем случае нельзя замыкать. В роли "отвертки", конечно, может оказаться все, что угодно. Резисторы в этом случае иногда уменьшают последствия. Еще одно их назначение состоит в устранении возможного конфликта выходов. Дело в том, что по окончании программирования микроконтроллер переходит в обычный режим работы, и может так получиться, что его вывод, соединенный с выходом конвертера (RTS, TXD или DTR) тоже становится выходом, согласно только что записанной в МК программе. В этом случае будет очень нехорошо, если два напрямую соединенных выхода будут "бороться" - пытаться установить разные логические уровни. В такой "борьбе" кто-то может и "проиграть", а нам этого не надо.
Номиналы трех резисторов выбраны на уровне 4,3 КОм. Это касается соединений выход конвертера - вход микроконтроллера. Точность резисторов роли не играет: можно уменьшить их сопротивление до 1 КОм или увеличить до 10 КОм (но во втором случае увеличивается риск помех при использовании длинных проводов на пути к МК). Что же касается соединения вход конвертера (CTS) - выход микроконтроллера (MISO), то здесь применен резистор сопротивлением 100 Ом. Это объясняется особенностями входа использованного конвертера. Во время испытаний был использован конвертер на микросхеме PL-2303, входы которой, судя по всему, подтянуты к плюсу питания относительно низким сопротивлением (порядка нескольких сот Ом). Чтобы "перебить подтяжку" пришлось поставить резистор со столь маленьким сопротивлением. Впрочем, можно его вообще не ставить. На конвертере это всегда вход. Выходом он стать не может, а значит, конфликта выходов не будет при любом развитии событий.
Если микросхема имеет отдельный вывод AVCC для питания аналогово-цифрового преобразователя (например, ATmega8 или ATmega128), его следует соединить с выводом общего питания VCC. Некоторые микросхемы имеют более одного вывода питания VCC или более одного GND. Например, ATmega128 имеет 3 вывода GND и 2 вывода VCC. В постоянной конструкции одноименные выводы лучше соединить между собой. В нашем же случае на время программирования можно задействовать по одному выводу VCC и GND.
А вот как выглядит подключение ATtiny13. На рисунке показано назначение выводов, используемых при программировании через SPI. Рядом на фото - как временное подключение выглядит в реальности.
Кто-то может сказать, что это несерьезно - соединения на проводках. Но мы же с вами люди здравомыслящие. Наша цель состоит в том, чтобы запрограммировать микроконтроллер, затратив на это минимум времени и прочих ресурсов, а не в том, чтобы перед кем-то покрасоваться. Качество при этом не страдает. Метод "на проводках" в данном случае вполне эффективен и оправдан. Прошивка контроллера - процедура разовая, поэтому нет смысла обвешивать ее "стразиками". Если же предполагается менять прошивку в дальнейшем, не извлекая контроллер из схемы (в готовом изделии), то это учитывается в монтаже при изготовлении устройства. Обычно для этой цели устанавливается разъем (RESET, SCK, MOSI, MISO, GND), а МК может быть прошит даже после установки на плату. Но это уже творческие изыски. Мы же рассматриваем самый простой случай.
Теперь перейдем к МК ATtiny44. Здесь все примерно так же. По рисунку и фото даже новичку не составит труда разобраться с подключением. Подобно ATtiny44 можно подключать МК ATtiny24 и ATtiny84 - назначение выводов у этой троицы совпадает.
Еще один пример временного подключения контроллера для его программирования - ATmega8. Здесь выводов побольше, но принцип тот же - несколько проводков, и вот уже контроллер готов к "заливке" в него информации. Лишний черный провод на фото, идущий от вывода 13, в программировании участия не принимает. Он предназначен для снятия с него звукового сигнала после выхода МК из режима программирования. Это связано с тем, что во время отладки скрипта для "Перпетуум М" в МК закачивалась программа музыкальной шкатулки.
Часто один контроллер выпускается в разных корпусах. При этом назначение выводов для каждого корпуса распределено по-своему. Если корпус вашего контроллера не похож на тот, что изображен на рисунке, уточните назначение выводов по технической документации, скачать которую можно с сайта разработчика МК.
Для полноты картины посмотрим подключение микросхемы МК с большим числом "ножек". Назначение лишнего черного провода на фото, идущего от вывода 15, точно такое же, как в случае с ATmega8.
Вероятно, вы уже убедились, что все достаточно просто. Кто умеет считать выводы у микросхем (от метки по кругу против часовой стрелки), тот разберется. И не забывайте про аккуратность. Микросхемы любят аккуратных и не прощают небрежного к себе отношения.
Прежде чем переходить к программной части, убедитесь, что драйвер конвертера USB-RS232TTL корректно установлен (проверьте диспетчер устройств Windows). Запомните или запишите номер виртуального COM-порта, появляющегося при подключении конвертера. Этот номер нужно будет вписать в текст скрипта, о котором читайте ниже.
4. Скрипт - программатор для "Перпетуум М"
С аппаратной частью "программатора" разобрались. Это уже полдела. Теперь осталось разобраться с программной частью. Ее роль будет выполнять программа "Перпетуум М" под управлением скрипта, в котором и реализованы все необходимые функции по взаимодействию с микроконтроллером.
Архив со скриптом следует распаковать в ту же папку, где находится программа perpetuum.exe. В этом случае при запуске файла perpetuum.exe на экран будет выводиться меню со списком установленных скриптов, среди которых будет строка "Программатор МК AVR" (она может быть единственной). Именно эта строка нам и потребуется.
Скрипт находится в папке PMS в файле "Программатор МК AVR.pms". Этот файл можно просматривать, изучать и править при необходимости в обычном текстовом редакторе вроде "Блокнота" Windows. Перед использованием скрипта скорее всего потребуется внести изменения в текст, связанные с настройкой порта. Для этого уточните в диспетчере устройств Windows имя используемого порта и, при необходимости, внесите соответствующую поправку в строку "ИмяПорта="COM4";" - вместо цифры 4 может стоять другая цифра. Также при использовании другой модели конвертера USB-RS232TTL может потребоваться изменение настроек инвертирования сигналов (строки скрипта, начинающиеся со слова "Высокий"). Проверить инвертирование сигналов конвертером USB-RS232TTL можно с помощью одного из примеров, содержащегося в инструкции к программе "Перпетуум М" (раздел функций для работы с портом).
Во вложенной папке MK_AVR находятся файлы с описаниями поддерживаемых контроллеров. Если нужного контроллера среди них не окажется, вы можете добавить нужный самостоятельно, действуя по аналогии. Возьмите за образец один из файлов, и при помощи текстового редактора введите необходимые данные, взяв их из документации на свой микроконтроллер. Главное - будьте внимательны, вводите данные без ошибок, иначе МК не запрограммируется, или запрограммируется неправильно. В исходной версии поддерживаются 6 микроконтроллеров: ATtiny13, ATtiny24, ATtiny44, ATtiny84, ATmega8 и ATmega128. В скрипте реализовано автоматическое распознавание подключенного контроллера - вручную указывать не нужно. При отсутствии считанного из МК идентификатора среди имеющихся описаний, выдается сообщение, что распознать контроллер не удалось.
В архиве со скриптом содержится также дополнительная информация. В папке "inc-файлы контроллеров AVR" находится очень полезная и обширная коллекция файлов описаний контроллеров. Эти файлы используются при написании собственных программ для МК. Еще четыре папки "MusicBox_..." содержат файлы с программой на Ассемблере и готовой к закачке в МК прошивкой отдельно для ATtiny13, ATtiny44, ATmega8 и ATmega128. Если вы уже подключили один из этих МК для программирования, как это предложено в данной статье, то можете прямо сейчас его прошить - получится музыкальная шкатулка. Об этом ниже.
При выборе в меню скриптов строчки "Программатор МК AVR", скрипт начинает исполняться. При этом он открывает порт, посылает в МК команду перехода в режим программирования, принимает подтверждение от МК об успешном переходе, запрашивает идентификатор МК и отыскивает описание данного МК по его идентификатору среди имеющихся файлов с описаниями. Если не находит нужного описания, выдает соответствеющее сообщение. Если же описание найдено, далее открывается главное меню программатора. Его скриншот вы можете видеть на рисунке 8. Далее разобраться не сложно - меню очень простое.
В первой версии скрипта некоторые функции полноценного программатора не реализованы. Например, нет возможности читать и писать в EEPROM. Но если вы откроете скрипт в текстовом редакторе, то увидите, что он имеет очень небольшой размер при том, что основное в нем уже реализовано. Это говорит о том, что добавить недостающие функции не так уж и сложно - язык очень гибкий, он позволяет в небольшой программе реализовать богатую функциональность. Но для большинства случаев хватит даже имеющихся функций.
Некоторые ограничения функциональности описаны непосредственно в тексте скрипта:
//реализована запись только с нулевого адреса (Extended Segment Address Record игнорируется, LOAD OFFSET - тоже)
//порядок и непрерывность следования записей в HEX-файле не проверяется
//контрольная сумма не проверяется
Это касается работы с HEX-файлом, из которого берется код прошивки для МК. Если этот файл не искажен, проверка контрольной суммы ни на что не повлияет. Если искажен - средствами скрипта это выявить не удастся. Остальные ограничения в большинстве случаев не помешают, но иметь в виду их все-таки нужно.
5. Музыкальная шкатулка - простая поделка для начинающих
Если у вас есть один из этих микроконтроллеров: ATtiny13, ATtiny44, ATmega8 или ATmega128, вы можете легко превратить его в музыкальную шкатулку или музыкальную открытку. Для этого достаточно записать в МК соответствующую прошивку - одну из тех четырех, которые размещены в папках "MusicBox_..." в одном архиве со скриптом. Коды прошивок хранятся в файлах с расширением ".hex". Использовать ATmega128 для такой поделки, конечно, "жирновато", как и ATmega8. Но это может быть полезно для тестирования или экспериментов, иначе говоря - в учебных целях. Тексты программ на Ассемблере также прилагаются. Программы создавались не с нуля - за основу была взята программа музыкальной шкатулки из книги А.В.Белова "Микроконтроллеры AVR в радиолюбительской практике". Исходная программа претерпела ряд существенных изменений:
1. адаптирована для каждого из четырех МК: ATtiny13, ATtiny44, ATmega8 и ATmega128
2. ликвидированы кнопки - к контроллеру вообще ничего не нужно подключать, кроме питания и звукоизлучателя
(мелодии воспроизводятся одна за другой в бесконечном цикле)
3. длительность каждой ноты уменьшена на длительность паузы между нотами для устранения нарушения музыкального ритма
4. подключена восьмая мелодия, незадействованная в книжной версии
5. из субъективного: некоторые "улучшайзинги" для оптимизации и более легкого восприятия алгоритма
В некоторых мелодиях слышится фальшь и даже грубые ошибки, особенно в "Улыбке" - в середине. Коды мелодий взяты из книги (а точнее - скачаны с сайта автора книги вместе с исходным asm-файлом) и не подвергались изменениям. Судя по всему, в кодировке мелодий имеются ошибки. Но это не проблема - кто "дружит" с музыкой, без труда во всем разберется и исправит.
В ATtiny13 из-за отсутствия 16-битного счетчика для воспроизведения нот пришлось использовать 8-битный, что привело к некоторому снижению точности звучания нот. Но на слух это мало заметно.
Насчет конфигурационных бит. Их настройка должна соответствовать состоянию нового микроконтроллера. Если ваш МК ранее где-то использовался, нужно проверить состояние его конфигурационных бит, и, при необходимости, привести их в соответствие настройкам нового микроконтроллера. Узнать состояние конфигурационных бит нового микроконтроллера можно из документации на этот МК (раздел "Fuse Bits"). Исключение составляет ATmega128. У этого МК имеется бит M103C, который включает режим совместимости с более старым ATmega103. Активизация бита M103C сильно урезает возможности ATmega128, причем у нового МК этот бит активен. Нужно сбросить M103C в неактивное состояние. Для манипуляций с конфигурационными битами используйте соответствующий раздел меню скрипта-программатора.
Схему музыкальной шкатулки приводить нет смысла: в ней только микроконтроллер, питание и пьезозвукоизлучатель. Питание подается точно так же, как мы это проделали при программировании МК. Звукоизлучатель подключается между общим проводом (вывод GND контроллера) и одним из выводов МК, номер которого можно посмотреть в файле с ассемблерным кодом программы (*.asm). В начале текста программы для каждого МК в комментариях имеется строчка: "звуковой сигнал формируется на выводе ХХ". При завершении работы скрипта - программатора микроконтроллер выходит из режима программирования и переходит в обычный режим работы. Сразу же начинается воспроизведение мелодий. Подключив звукоизлучатель, можно это проверить. Оставлять звукоизлучатель подключенным во время программирования кристалла можно только в том случае, если звук снимается с вывода, не задействованного в SPI, иначе дополнительная емкость на выводе может помешать программированию.