Довольно часто многие встречают на просторах интернета интересную конструкцию но сдерживает одно - она выполнена с применением контроллера. А это так сложно...
На самом деле всё намного проще. Если есть возможность приобрести контроллер, пол дела уже сделано. Останется "отутюжить" плату, протравить и запаять её деталями.. И вот доходит дело до контроллера. Как же его "оживить"? Как "прошить"? Начинаются мучительные поиски схемы и программы программатора. Схема найдена, но вот незадача - на задней стенке компьютера аж 8 разъемов USB, порт для принтера и ни одного порта СОМ для которого была найдена схема.
Есть и другой вариант развития событий. СОМ порт в компьютере есть. Но программатор почему то отказывается "шить" контроллер - постоянно выскакивает ошибка. А дело в том, что часто на современных материнских платах (и особенно в ноутбуках) СОМ порты делаются очень слабыми по току. Из-за этого процесс программирования заканчивается не начавшись. Во всех вышеприведенных случаях Вам поможет эта несложная схема.
Это программатор для порта LPT. При всей кажущейся сложности схема довольно проста и начинает работать сразу, не требуя никакой настройки. Детали доступные и стоят буквально копейки. Зато возможности... Этим устройством Вам без труда можно будет прошить контроллер не только в панельке, но и внутрисхемно (это касается устройств у которых плата разведена под SMD корпус контроллера, а покупать панельку за 20 долларов под него ну никак не хочется).
Собранная она выглядит вот так:
Этот программатор с мелкими отличиями кочует по интернету уже лет 20. Он известен как Clasic Tait Programer, ProPIC2, meProg. До сих пор выпускается некоторыми фирмами и успешно продается.
Последние версии программного обеспечения можно скачать отсюда:
- http://www.winpic800.com/
- http://melabs.com/support/progsoft.htm
- http://members.aon.at/electronics/pic/picpgm/
Вот настройки для WinPIC800:
А вот адаптер для прошивки 8-14-18-20 выводных контроллеров.
| C этой схемой также часто просматривают: |
Перед начинающими вопрос “а чем мы будем прошивать свой контроллер?” встает практически сразу. Эта проблема решается двумя путями - покупаем серийный программатор или собираем свой собственный. Естественно нецелесообразноприобретать какой либо из серийных программаторов на начальном этапе знакомства с микроконтроллерами. Самым простым решением будет так называемый программатор «пять проводков». Это вариант вполне подойдет для разового применения, но существует большая опасность, что рано или поздно ваш LPT - порт в компьютере сгорит. В качестве бюджетного и безопасного варианта программатора для параллельного порта мы используем более совершенную схему.
Представляем простой и безопасный программатор для параллельного порта. Схема программатора достаточно распространена в различных вариациях и основана на использовании микросхемы-буфера 74HC 244N . Буфер сохраняет ваш порт принтера в целости и сохранности. Дополнительно в схему включен резистор, задачей которого является защита от статического электричества.
Программатор совместим с Атмеловскими STK 200/300 и поддерживается многими популярными компиляторами. Весь небольшой набор деталей для его сборки достаточно распространен и не вызовет трудностей с приобретением. Печатная плата выполнена в одностороннем варианте с несколькими перемычками.
Для подключения программатора к компьютеру удобно использовать кабель - удлинитель LPT -порта.
Схема в формате sPlan 6.0 и разводка платы в формате Sprint Layout 4.0 под ЛУТ вы можете скачать ниже.
Если вы задумали собрать какое-нибудь устройство на AVR микроконтроллерах Atmel (да хоть свою homemade Arduino), Вам просто не обойтись без программатора. Программатор позволит прошить микроконтроллер нужной программой или, в случае с Arduino, записать в память микроконтроллера подходящий bootloader.
Вообще-говоря, существует превеликое множество программаторов, различающихся сложностью сборки, скоростью прошивки и надежностью работы. Самым простым из них является вариант, называемый в народе «Пять проводков». Но надежность его оставляет желать лучшего, так как убить им LPT порт легче легкого=) Более надежным является программатор STK200, который содержит буферную микросхему и гарантирует нормальную работу с портом.
Но из-за наличия микросхемы он становится гораздо сложнее в изготовлении для начинающего (то есть для меня).
Как с этим бороться?
Для защиты от замыканий добавляем резисторы по 150 Ом, для совместимости с STK200 (это позволит работать с большинством прошивающих программ) соединим выводы 2 с 12 и 3 с 11 в LPT. Как видите, схема совсем не усложнилась и в то же время появилась дополнительная защита.
Начинаем сборку!
На LPT разъеме типа папа (его можно взять от древнего кабеля к принтеру) необходимо соединить ножки от 18 до 25 - это выходы земли. Для защиты от статики между землей и корпусом LPT-разъема можно дополнительно впаять резистор на 1 КОм.
Затем нужно соединить выход 3 с выходом 11 и выход 2 с выходом 12 (отличительный признак STK200)
К ножкам 6, 7, 9, 10 припаиваются резисторы номиналом от 100 до 150 Ом. Это будут наши 4 сигнальных выхода.
Шлейф можно взять от IDE, длину лучше выбирать без фанатизма, сантиметров 20-30 должно хватить=) Чем короче, тем надежнее в итоге будет программатор. Хорошим тоном будет чередовать каждый сигнальный провод с землей (как это сделано, к примеру, в том же IDE шлейфе) для защиты от возможных помех.
Разъемы для внутрисхемного программирования…
Вот здесь можно дать фантазии разгуляться=) Можно отколоть группу 2×3 от IDE шлейфа, можно воспользоваться разъемы BLS типа «мама» (ими подключается передняя панель корпуса к материнской плате). Я отрезал две полоски по 3 пина от 40-пиновой линейки. Получилось не хуже=)
После спайки всего этого добра закрываем LPT-разъем и любуемся на творение рук своих.
Перед начинающими вопрос “а чем мы будем прошивать свой контроллер?” встает практически сразу. Эта проблема решается двумя путями - покупаем серийный программатор или собираем свой собственный. Естественно нецелесообразноприобретать какой либо из серийных программаторов на начальном этапе знакомства с микроконтроллерами. Самым простым решением будет так называемый программатор «пять проводков». Это вариант вполне подойдет для разового применения, но существует большая опасность, что рано или поздно ваш LPT - порт в компьютере сгорит. В качестве бюджетного и безопасного варианта программатора для параллельного порта мы используем более совершенную схему.
Представляем простой и безопасный программатор для параллельного порта. Схема программатора достаточно распространена в различных вариациях и основана на использовании микросхемы-буфера 74HC 244N . Буфер сохраняет ваш порт принтера в целости и сохранности. Дополнительно в схему включен резистор, задачей которого является защита от статического электричества.
Программатор совместим с Атмеловскими STK 200/300 и поддерживается многими популярными компиляторами. Весь небольшой набор деталей для его сборки достаточно распространен и не вызовет трудностей с приобретением. Печатная плата выполнена в одностороннем варианте с несколькими перемычками.
Для подключения программатора к компьютеру удобно использовать кабель - удлинитель LPT -порта.
Схема в формате sPlan 6.0 и разводка платы в формате Sprint Layout 4.0 под ЛУТ вы можете скачать ниже.
Узнаем что такое ISP-интерфейс, разберемся с недорогим и удобным программатором USB ISP. Рассмотрим принципиальные схемы простейших программаторов для AVR микроконтроллеров с использованием COM и LPT портов компьютера. Данной информации вполне хватит чтобы прошить большинство моделей AVR микроконтроллеров не только в Linux, но и в других ОС.
Интерфейс внутрисистемного программирования ISP
Для того чтобы записать программу в AVR микроконтроллер вам понадобится программатор.
Программатор - это небольшая электронная схема, которая позволяет подключить микроконтроллер к одному из портов компьютера (COM, LPT, USB) для последующего считывания и записи прошивки (программирования).
Существует достаточно много разнообразных конструкций программаторов для AVR микроконтроллеров, которые подключаются к разным портам компьютера.
Наиболее надежный и удобный вариант - это программатор что подключается к USB-порту, поскольку в новых настольных компьютерах и ноутбуках уже не устанавливают COM и LPT порты.
В готовых устройствах программатор подключается к микроконтроллеру посредством интерфейса ISP (In System Programming) - интерфейс внутрисистемного программирования. ISP интерфейс представляет собою несколько проводников по которым поступает тактовый сигнал и данные для связки программатора с микроконтроллером.
Как правило ISP интерфейс размещают на платах в виде десяти или шести штырьков, к которым посредством подходящего коннектора через шлейф подключается программатор.
Рис. 4. ISP интерфейс на плате.
Назначение пинов в ISP интерфейсе:
- VCC - плюс питания, как правило +5В;
- GND - минус питания, земля (Ground);
- MOSI - вход данных (Master Out Slave In);
- MISO - выход данных (Master In Slave Out);
- SCK - тактовый сигнал (Serial Clock);
- RST - дла подачи сигнала сброса (Reset).
Для внутрисхемного программирования микроконтроллера достаточно всего 4 пина, поскольку питание микроконтроллера может осуществляться от самой схемы где он установлен.
Как подключить программатор к микросхеме-микроконтроллеру AVR если он не впаян в схему? - очень просто, используя те же пины ISP интерфейса, при необходимости запитав при этом микроконтроллер от источника питания.
Программатор USB ISP ASP
Для работы с AVR чипами я приобрел недорогой USB ISP программатор по цене примерно 10$. Такое устройство есть сейчас в продаже во многих отечественных и зарубежных интернет-магазинах, так что с покупкой проблем не должно возникнуть.
Рис. 5. USB ISP - программатор со шлейфом для внутрисхемного программирования AVR микроконтроллеров фирмы ATMEL.
Данный программатор безопасен в использовании, имеет небольшие размеры и поддерживается большинством программ для прошивки микроконтроллеров AVR. USB ISP работает под операционными системами Linux, Mac OS X и Windows. Для Linux никаких драйверов устанавливать не нужно, после подключения программатора к USB порту устройство сразу же определится и будет готово к использованию.
Ниже приведу распиновку коннекторов программатора USB ISP - она нам потом пригодится при подключении к микроконтроллеру.
Рис. 6. Расположение пинов на разъеме USB ISP (распиновка).
Рис. 7. Расположение контактов в гнездах коннектора подключенного к программатору USB ISP.
Что делать если нет возможности купить программатор USB ISP ? - можно программировать микроконтроллеры используя несложные самодельные программаторы что подключаются к COM или LPT порту, но лучше самому изготовить USB ISP при этом один раз запрограммировав микросхему-микроконтроллер для него простым самодельным программатором через COM или LPT порт.
Рис. 8. Принципиальная схема самодельного программатора USB ASP ISP.
Подробную информацию по изготовлению USB ASP, а также печатные платы, драйвера и прошивку для микроконтроллера можно найти на официальном сайте: http://www.fischl.de/usbasp/
К тому же в интернете достаточно много ресурсов по данному свободному программатору, есть много готовых разводок печатных плат, в том числе и в программе SprintLayout, поэтому подробно в данной статье останавливаться на этом не будем.
Программатор с использованием COM-порта
Этот программатор еще называют "программатором Громова", в честь того кто придумал эту схему, создателя программы Algorithm Builder (графическая среда для программирования AVR под Windows используя алгоритмический язык) - Г.Л. Громова.
Данный программатор позволяет программировать AVR чипы используя COM порт компьютера - интерфейс RS232. Для сборки такого программатора потребуется минимум деталей - 3 диода, 7 резисторов, разъем DB-9 или DB-25(в зависимости от того какой ответный разъем установлен у вас в компьютере) и коннектор ISP для подключения к микроконтроллеру (или же просто несколько проводников к чипу). Диоды в схеме можно использовать любые маломощные.
Рис. 9. Принципиальная схема программатора AVR микроконтроллеров через COM порт компьютера.
Для полноты информации ниже приведу распиновку портов RS-232 для вариантов DB-9 и DB-25.
Рис. 10. RS232 - COM Port, DB-9 расположение выводов.
Рис. 11. RS232 COM Port DB-25 - расположение выводов на разъемах.
Программатор с использованием LPT-порта
Как мы знаем, LPT порт компьютера предназначен для подключения локального принтера (Local Printer Port), но тем не менее его часто используют для подключения различных устройств и самоделок. В данном случаем мы можем его использовать для программирования AVR микроконтроллеров, собрав для данной цели очень простую схему что приведена ниже.
Рис. 12. Принципиальная схема программатора для AVR микроконтроллеров с использованием LPT порта компьютера.
Как видим, схема еще проще чем в варианте с , здесь нам нужны всего лишь 4 маломощных резистора и разъем (папа, со штырьками) для подключения к LPT порту компьютера.
Рис. 13. Расположение пинов для разъемов LPT-порта.
Все детали и соединения можно разместить в корпусе LPT-разъема, а для подключения к микроконтроллеру вывести шлейф с коннектором под ISP-интерфейс или же просто необходимые проводники для подключения к микро-чипу.
Программное обеспечение и заметки
Подключив COM или LPT программатор к микроконтроллеру нужно не забыть подать питание на сам микрочип. В качестве источника питания микроконтроллера можно использовать батарейки или блок питания со стабилизатором, это будет наиболее безопасно как для порта компьютера, так и для чипа. О том как использовать мы уже рассматривали.
Под Linux есть очень мощная программа которая умеет работать с USB ASP, COM и LPT программаторами - это программа AVRDUDE , о ней будет идти речь в следующих разделах.
Для прошивки AVR чипов под Windows с использованием данных COM и LPT программаторов нужна программа UniРrof от Николаева, которая представляет собою универсальный программатор для AVR (avr.nikolaew.org).
ВНИМАНИЕ! Будьте предельно внимательны и осторожны при сборке и использовании программаторов с использованием COM или LPT порта компьютера, простой ошибкой можно запросто
подпалить эти порты. Для нормальной работы таких программаторов нужно стараться использовать по возможности максимально короткие проводники от разъема к схеме программатора и микроконтроллеру. Микропроцессор компьютера желательно чтобы имел частоту не более
1-2 ГГц, а в качестве ОС для программирования чипов желательно использовать Win2000 или WinXP.
Также важно знать что переходники USB-RS232 (USB-COM Port) скорее всего не будут работать с программатором Громова, заработают возможно только те у которых стоят более новые микросхемы, так что лучше искать машину с родным COM-портом.
Заключение
Программаторы что рассмотрены в статье - это всего лишь несколько наиболее доступных и простых решений из большого списка программаторов для AVR: USBTinyISP, AVR-Doper, AVR vusbtiny, AVRISP-MkII, программаторы на FTDI и другие.
Теперь в любом случае вы сможете собрать доступный вам программатор и прошить хотя бы одну микросхему, на основе которой можно собрать другой более удобный программатор или же какое-то устройство.
В следующей статье мы разберемся как подключить разные модели AVR микроконтроллеров к программатору, узнаем где брать информацию о распиновке микроконтроллеров.