AVT515 programator.pdf

Programator mikrokontrolerów AVR i AT89S8252

P R O J E K T Y

Programator

mikrokontrolerów

AVR i AT89S8252

AVT−515

Kilka dni wytÍøonej pracy

zajÍ³o mi opracowanie

programatora ISP dla

mikrokontrolerÛw firmy

ATMEL z†rodziny AT90,

ATmega i†AT89S8252. Dla

mnie to przyk³ad kolejnego

urz¹dzenia, o†ktÛrego wartoúci

stanowi nie tyle liczba

i†nowoczesnoúÊ zastosowanych

podzespo³Ûw, a†program

wykonywany przez

mikrokontroler.

Rekomendacje : nie ma

wúrÛd naszych CzytelnikÛw

takich, ktÛrzy nie wiedz¹, co

to jest mikrokontroler. Dlatego

w³aúnie projekt prezentowany

w†artykule moøe

zainteresowaÊ praktycznie

kaødego, kto korzysta lub

zamierza korzystaÊ

z†niezwykle popularnych

AVR-Ûw.

Zapewne wiÍkszoúÊ Czytelni-

kÛw zajmuj¹cych siÍ mikrokont-

rolerami zna wiele rÛønych typÛw

prostych programatorÛw. Opisy

wielu z†nich by³y rÛwnieø pub-

likowane na ³amach EP. WiÍk-

szoúÊ z†nich jest sterowana syg-

na³ami portu rÛwnoleg³ego. Ma to

swoje wady i†zalety, nie chcÍ ich

tutaj omawiaÊ. Osobiúcie mam

jednak pewne obawy przed pod-

³¹czaniem czegoú do portu dru-

karkowego. Raz, øe nie jest to

zbyt wygodne, jeúli juø jest tam

pod³¹czona drukarka. Dwa, øe

czasami drobna awaria programa-

tora prowadzi do uszkodzenia

portu, a†to juø jest duøy k³opot.

Zdecydowa³em siÍ na skonstruo-

wanie programatora pod³¹czanego

do portu szeregowego komputera

PC. Istnieje co prawda nota ap-

likacyjna firmy ATMEL (AVR910)

opisuj¹ca taki programator, jednak

wyda³ mi siÍ on zbyt skompliko-

wany. Dodatkow¹ trudnoúci¹ by³o

zdobycie i†zaprogramowanie mik-

rokontrolera AT90S1200.

czony do wejúcia XTAL1. Oczy-

wiúcie wystarczy, jeúli ma pod³¹-

czony rezonator ceramiczny lub

kwarcowy.

Sygna³ interfejsu szeregowego

z†komputera PC doprowadzany

jest na bramkÍ tranzystora T1

(BS170). Pe³ni on rolÍ uk³adu

translacji poziomÛw napiÍÊ RS232

(logiczna ì1î: -12...-5V, logiczne

ì0î: +5...+12V) na poziomy TTL.

Dalej sygna³ podawany jest na

wejúcie RxD interfejsu UART mik-

rokontrolera. Drugie wyprowadze-

nie UART - TxD - jest pod³¹czone

do bramki tranzystora BS250 pra-

cuj¹cego jako driver dokonuj¹cy

translacji poziomu napiÍÊ TTL na

wymagane przez RS232. Uwaga:

proszÍ nie zmieniaÊ wartoúci re-

Programator opisany w artykule

można wykorzystać do programowa−

nia następujących mikrokontrolerów:

Opis dzia³ania

Schemat elektryczny programa-

tora pokazano na rys. 1 . Nie

posiada on w³asnego stabilizatora

napiÍcia zasilania, poniewaø za-

silanie jest pobierane z†programo-

wanego uk³adu. Za³oøy³em rÛw-

nieø, øe zapisywany lub odczyty-

wany mikrokontroler posiada

w³asny generator zegarowy pod³¹-

Elektronika Praktyczna 9/2003

Programator mikrokontrolerów AVR i AT89S8252

Rys. 1. Schemat elektryczny programatora

. Tranzystor T2 zasilany jest

napiÍciem dodatnim pochodz¹cym

z†p³ytki programatora oraz napiÍ-

ciem ujemnym pochodz¹cym z

linii sygna³owej interfejsu RS232.

Zakres napiÍÊ wyjúciowych waha

siÍ od -5...+5V. Niestety, interfejs

RS232 starszych komputerÛw PC

(386, 486 i†byÊ moøe niektÛre

Pentium I) moøe nie akceptowaÊ

takich poziomÛw napiÍÊ. Nie ma-

j¹ z†nim øadnego problemu now-

sze modele PC, maj¹ce interfejs

szeregowy zgodny ze specyfikacj¹

EIA232.

Zastosowany w†programatorze

mikrokontroler AT89C2051 spe³-

nia rolÍ terminala realizuj¹cego

polecenia aplikacji steruj¹cej. Za-

implementowa³em w†nim funkcje

programowego interfejsu SPI. Pro-

gramowanie docelowego uk³adu

odbywa siÍ z†jego wykorzysta-

niem. Diody LED (D1, D2 i†D3)

s³uø¹ do sygnalizacji stanu pro-

gramatora. Ich kolory dobrane s¹

ìintuicyjnieî, zgodnie z†ludzkimi

przyzwyczajeniami. åwiecenie

diody zielonej (D2) oznacza po-

prawne nawi¹zanie komunikacji

z†komputerem PC oraz pozytywny

rezultat przeprowadzanej operacji.

åwiecenie diody øÛ³tej (D1) ozna-

cza, øe programator przesy³a dane

- jest zajÍty. Dioda czerwona (D3)

úwieci siÍ w†sytuacji, gdy wyst¹pi

b³¹d - operacja zosta³a zakoÒczo-

na niepowodzeniem.

Zwarcie przycisku SW1 powo-

duje wystawienie sygna³u zeruj¹-

cego dla programowanego mikro-

kontrolera. Aktywny poziom syg-

na³u zeruj¹cego (0 lub 1) jest

wybierany zwork¹ JP1.

bÍdzie chcia³ wykonaÊ modyfika-

cje, moøe siÍ pos³uøyÊ darmow¹

wersj¹ demonstracyjn¹ tego pakie-

tu dostÍpn¹ na stronie producenta

( http://www.raisonance.com ),

umoøliwiaj¹c¹ kompilacjÍ i†uru-

chamianie programÛw do 4†kB

kodu.

Program realizuje funkcjÍ ter-

minala do³¹czanego do komputera

PC z†wbudowanym interpreterem

poleceÒ, wykonuj¹cego polecenia

przesy³ane przez program AVR

Prog. Z†ma³ym wyj¹tkiem, do ko-

munikacji uøywane s¹ funkcje

wejúcia/wyjúcia z†biblioteki pro-

ducenta. Ten ìma³y wyj¹tekî to

funkcja przesy³aj¹ca znaki do

komputera PC, ktÛra wymaga³a

odrÍbnej implementacji. Standar-

dowo bowiem putchar() po napo-

tkaniu kodu 0x0A przesy³a dodat-

kowo 0x0D, tworz¹c typow¹ sek-

wencjÍ koÒca linii znakÛw (po-

wrÛt karetki i†nowa linia). Nie

jest to poø¹dane przy przesy³aniu

danych w†postaci binarnej zawar-

tych w†pamiÍci mikrokontrolera.

Najprostszym rozwi¹zaniem by³a

w³asna implementacja funkcji put-

char() . Jak widaÊ na list. 1 , nie

naleøy ona do zbyt skomplikowa-

Opis programu dla

mikrokontrolera

AT89C2051

Program dla mikrokontrolera

U1 zosta³ napisany w†jÍzyku C

z†niewielkimi wstawkami w†jÍzy-

ku asembler. Po skompilowaniu

zajmuje on oko³o 1,6 kB przy

w³¹czonej opcji optymalizacji ko-

du wynikowego pod k¹tem szyb-

koúci jego dzia³ania. Do napisania

programu pos³uøy³ mi kompilator

firmy Raisonance. Program kom-

pilowany by³ przy w³¹czonym

modelu pamiÍci TINY. Kaødy, kto

Elektronika Praktyczna 9/2003

zystancji do³¹czonych do tranzys-

torÛw! Wartoúci rezystorÛw R3,

R4 i†R5 powinny byÊ sobie rÛwne

i†zawieraÊ siÍ w†granicach 1,8...2,4

Ω

Programator mikrokontrolerów AVR i AT89S8252

napisana w†asemblerze (delayms) .

Deklaracji bitÛw wyprowadzeÒ

programowego interfejsu SPI (MI-

SO, MOSI i†SCK) dokona³em

w†module napisanym w†jÍzyku

asembler tak, aby by³y one do-

stÍpne zarÛwno z†poziomu aplika-

cji w†jÍzyku C, jak i†z†poziomu

aplikacji w†asemblerze.

Reszta programu to bardzo roz-

budowany warunek switch rozpat-

ruj¹cy odebrane znaki i†podejmu-

j¹cy akcjÍ w†zaleønoúci od pole-

ceÒ przes³anych przez AVRProg.

Protoko³y komunikacyjne AT89

i†AT90 rÛøni¹ siÍ znacznie pomiÍ-

dzy sob¹. Z†tego teø powodu,

w†wielu miejscach programu ko-

nieczny jest rozdzia³ funkcji na

realizowane przez AVR i†realizo-

wane przez AT89, mimo iø prze-

sy³ane polecenia maj¹ identyczn¹

postaÊ. Podstawowa rÛønica

w†protokole polega na tym, øe

AT89 wymaga 3†bajtÛw dla kaø-

dego z†poleceÒ, natomiast AT90

i†ATMega wymagaj¹ 4.

SzczegÛln¹ uwagÍ naleøy zwrÛ-

ciÊ na poprawn¹ implementacjÍ

funkcji spiinit() . Funkcja ta wpro-

wadza kod rozkazu Programming

Enable , umoøliwiaj¹c zapis pa-

List. 1. Implementacja funkcji

putchar()

//własna funkcja putchar (dla każdego 0x0A

//oryginalny putchar dodaje 0x0D)

int putchar (const int c) //nagłówek zgodny

//z biblioteką producenta

{

SBUF = c; //zapis bufora UART

TI = 0; //zerowanie flagi TI,

//początek transmisji

while (!TI); //oczekiwanie na przesłanie

//bajtu

}

Rys. 2. Wygląd okna programu

AVR Prog

jest jako archiwum w†formacie

ZIP, ktÛre zawiera plik wykony-

walny EXE. Naleøy go po prostu

skopiowaÊ na dysk twardy i†utwo-

rzyÊ skrÛt u³atwiaj¹cy uruchomie-

nie.

Uwaga: program nie uruchomi

siÍ bez pod³¹czonego urz¹dzenia,

ktÛre wyúle identyfikator zawiera-

j¹cy 3†pierwsze znaki ìAVRî pod-

czas prÛby nawi¹zania komunika-

cji.

nych. Nie wykorzystuje mechaniz-

mu przerwaÒ, zeruje flagÍ TI oraz

zapisuje dane do bufora UART

i†oczekuje na ustawienie TI bÍd¹-

ce sygna³em zakoÒczenia transmi-

sji bajtu.

Funkcja korzysta z†nastaw pre-

definiowanych przez producenta

pakietu. SzybkoúÊ transmisji

okreúlana jest przez polecenie

#pragma DEFJ(TIM1_INIT=0xFD)

zawieraj¹ce wartoúÊ inicjuj¹c¹ Ti-

mer 1†steruj¹cy prac¹ UART.

Funkcja getchar() nie na-

daje siÍ do zastosowania

w†naszej aplikacji, ponie-

waø zwraca ona echo ode-

branego znaku, co zgodne

jest ze specyfikacj¹ standar-

du ANSI C†i†przydatne

w†przypadku terminala zna-

kowego, jednak zupe³nie

niepotrzebne w†przypadku progra-

matora. Na szczÍúcie producent

zdefiniowa³ rÛwnieø inn¹ funkcjÍ,

znacznie bardziej przydatn¹ dla

naszych celÛw. Jest to funkcja

o†nazwie getkey() zwracaj¹ca war-

toúÊ bajtu odczytanego z†UART.

Funkcje zapisu (wrser) i†odczy-

tu (rdser) interfejsu SPI napisane

zosta³y w†jÍzyku asembler. S¹ to

niewielkie procedury, zaledwie po

kilka bajtÛw kaøda. Ich implemen-

tacja w†C, aczkolwiek moøliwa,

zajmowa³aby wiÍcej miejsca w†pa-

miÍci programu oraz by³aby nieco

bardziej skomplikowana. DziÍki

asemblerowi ³atwo jest zapanowaÊ

nad funkcj¹ i†stanem flagi prze-

niesienia C†mikrokontrolera, a†tak-

øe nad czasem wykonywania in-

strukcji. Z†tego samego powodu

rÛwnieø funkcja (pÍtla) absorbu-

j¹ca CPU na czas oko³o 1†ms jest

Po uruchomieniu program tes-

tuje porty szeregowe, sprawdzaj¹c

moøliwoúÊ komunikacji i†w†ten

sposÛb sam wykrywa obecnoúÊ

(b¹dü teø nieobecnoúÊ) pod³¹czo-

nego programatora. Aplikacja jest

bardzo prosta w†uøyciu. Obs³ugu-

je siÍ j¹ identycznie jak wiÍkszoúÊ

programÛw napisanych dla úrodo-

wiska Windows. Korzystaj¹c z†po-

la Device umieszczonego

na dole okienka, naleøy

wybraÊ typ programowa-

nego mikrokontrolera. Od

tego wyboru zaleøeÊ bÍ-

dzie algorytm zapisu i†od-

czytu pamiÍci mikrokont-

rolera. W†gÛrnej czÍúci

okienka jest umieszczony

przycisk Browse ( Hex file ). Ko-

rzystaj¹c z†niego, naleøy wskazaÊ

zbiÛr w†formacie HEX zawieraj¹cy

dane do zapisu do pamiÍci Flash

lub EEPROM. W†ten sam sposÛb

wskazuje siÍ rÛwnieø nazwÍ zbio-

ru, w†ktÛrym zostan¹ zapamiÍtane

odczytane dane. Teraz, po wyko-

naniu wyøej opisywanych czyn-

noúci, moøna przeprowadziÊ pro-

gramowanie pamiÍci, odczytaÊ j¹

lub porÛwnaÊ jej zawartoúÊ z†da-

nymi zapamiÍtanymi na dysku.

Operacje te moøna przeprowadzaÊ

niezaleønie dla obu rodzajÛw pa-

miÍci.

Uwaga: przed zapisem pamiÍci

Flash wykonywana jest instrukcja

kasuj¹ca zarÛwno zawartoúÊ pa-

miÍci Flash, jak i†EEPROM.

W†przypadku zapisu danych do

EEPROM - zawartoúÊ Flash nie

jest usuwana.

Programator uniwersalny

Programator można bez najmniejszych

problemów zintegrować z Bascom AVR oraz

AVR Studio. Alternatywnie do obsługi

programatora można wykorzystać program

AVR Prog.

miÍci Flash i†EEPROM. Uk³ady

z†serii AVR wymagaj¹, aby doko-

nana zosta³a synchronizacja inter-

fejsÛw Master (programator) i† Sla-

ve (mikrokontroler). Dodatkowo

funkcja ta wywo³ywana jest na

koniec cyklu zapisu, przed prze-

³¹czeniem do cyklu odczytu.

Uwaga: bez poprawnej pracy

funkcji spiiinit() nie jest moøliwy

zapis i†odczyt danych z†wykorzys-

taniem interfejsu SPI.

Aplikacja steruj¹ca -

AVR Prog

Do sterowania prac¹ programa-

tora wykorzysta³em bezp³atny pro-

gram AVR Prog ( rys. 2 ), dostÍpny

na stronie internetowej firmy At-

mel. Jest to aplikacja wykonana

dla úrodowiska Windows. Nie

wymaga przeprowadzania øadnej

instalacji. Program rozprowadzany

Elektronika Praktyczna 9/2003

Programator mikrokontrolerów AVR i AT89S8252

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1: 680

Ω

C2, C3: 22pF

Półprzewodniki

U1: AT89C2051 (zaprogramowany)

T1: BS170

T2: BS250

D1: LED żółta

D2: LED zielona

D3: LED czerwona

Różne

X1: DB9

JP1: jumper 3x1

SW1: SW−PB

G2: złącze 5x2

Q1: 11,0592MHz

Rys. 3. Schemat montażowy płytki

programatora

Uruchomienie uk³adu

Schemat montaøowy programa-

tora pokazano na rys. 3 . Popra-

wnie zmontowany uk³ad nie po-

winien nastrÍczaÊ øadnych trud-

noúci przy uruchomieniu. Aby

przetestowaÊ jego dzia³anie, nale-

øy pod³¹czyÊ go do programowa-

nego uk³adu i†typowym kablem

do transmisji szeregowej do kom-

putera PC. PamiÍtajmy o†tym, øe

programator pobiera zasilanie

z†programowanej p³ytki! Diody

LED sygnalizuj¹ce stan programa-

tora powinny zaúwieciÊ siÍ, a†na-

stÍpnie kolejno zgasn¹Ê.

Teraz naleøy przyst¹piÊ do

prÛby komunikacji z†aplikacj¹

AVR Prog. Tuø po jej uruchomie-

niu prÛbuje ona zidentyfikowaÊ

typ pod³¹czonego programatora

oraz listÍ programowanych uk³a-

dÛw. Wys³anie komendy ìtî po-

woduje zaúwiecenie siÍ diody zie-

lonej (ìOKî), co jest sygna³em

poprawnej wymiany danych pro-

gramatora z†aplikacj¹ steruj¹c¹. Po

krÛtkiej chwili od nawi¹zania po-

³¹czenia, na ekranie PC powinno

siÍ ukazaÊ okno robocze programu

AVR Prog. Teraz wybierzmy przy-

cisk Advanced . Na ekranie powin-

na ukazaÊ siÍ informacja jak na

rys. 4 . Po zamkniÍciu okienka

Advanced , najlepszym testem jest

prÛba zapisu pamiÍci Flash i†EEP-

ROM. PamiÍtajmy o†wyborze w³aú-

ciwego typu mikrokontrolera z†lis-

ty programowanych uk³adÛw.

Typ programowanego uk³adu

przechowywany jest w†pamiÍci

RAM programatora. Czasami przy

wy³¹czeniach p³ytki uruchomie-

niowej, mimo iø kaødorazowo sek-

wencja programowania zaczyna

siÍ od przes³ania kodu wyboru

programowanego uk³adu, moøe siÍ

zdarzyÊ, øe przy pierwszej prÛbie

zapisu lub odczytu danych otrzy-

mamy komunikat Cannot enter

programming mode . Naleøy wÛw-

czas ponowiÊ prÛbÍ operacji, a†jeú-

li nie da to rezultatu, zamkn¹Ê

aplikacjÍ AVR Prog i†uruchomiÊ

j¹ ponownie. Operacja taka przy-

wraca wszystkie nastawy progra-

matora, ponownie ustawiaj¹c po-

prawny tryb jego pracy.

Jacek Bogusz, AVT

jacek.bogusz@ep.com.pl

Rys. 4. Identyfikacja rodzaju

programatora po wybraniu opcji

Advanced

Wzory p³ytek drukowanych w for-

macie PDF s¹ dostÍpne w Internecie

pod adresem: http://www.ep.com.pl/

?pdf/wrzesien03.htm .

Elektronika Praktyczna 9/2003

Ω

R2, R3, R4, R5: 2,2k

Kondensatory

C1: 0,1

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: