Миниатюрные usb программаторы для микроконтроллеров avr. Самостоятельная сборка программатора AVRProg. Интерфейс внутрисистемного программирования ISP

На макетной плате metaboard очень удобно собрать ISP программатор для AVR микроконтроллеров AVRProg . Схема очень простая, исходный код программатора открыт и доступен для двух вариантов программатора - есть версия USBasp и версия AVR-Doper . Схема программатора собирается прямо на макетном поле платы metaboard. Прошивку (версию программатора) можно легко поменять через USB бутлоадер, прошитый в плате metaboard.

[Возможности программатора AVRProg ]

1. На программаторе имеются два сокета-кроватки для установки программируемых микроконтроллеров AVR в DIP-корпусах на 8, 20 и 28 ножек, включая популярные ATTiny25/45/85, ATTiny2313, ATMega8, ATMega48/88/168/328 (8-ножечные AVR вставляются в 20-пиновый сокет).

2. Для программируемых микроконтроллеров генерируется тактовая частота 1 МГц (для тех микроконтроллеров, фьюзы которых установлены в расчете на работу с внешней тактовой частотой или с внешним кварцевым резонатором).

3. Схема программатора очень проста и удобна для самостоятельной сборки в домашних условиях.

4. Для схемы этого программатора (AVRProg на макетной плате metaboard) портировано две версии firmware - USBasp и AVR-Doper . Ожидается в будущем также портирование AVRminiProg . Ссылки на закачку firmware см. в .

5. Отдельный 10-пиновый коннектор ISP с цоколевкой, совместимой со стандартной 10 pin ISP (стандартные цоколевки разъемов ISP можно посмотреть в ), предназначен для внутрисхемного программирования микроконтроллеров AVR (а также как порт отладочного вывода в варианте AVR-Doper, см. далее). На этот коннектор выведено напряжение питания 5 вольт для программируемой платы, которое можно подключить установкой перемычки JP5 (см. принципиальную схему программатора), тактовая частота 1 МГц и сигналы приема-передачи отладочного UART.

[Принципиальная схема программатора AVRProg ]

Чтобы максимально упростить схему (и, соответственно, облегчить самостоятельную сборку программатора), из неё исключены преобразователи уровней, которые в общем случае обычно устанавливают для согласования логических уровней программатора и программируемой по ISP схемы, так как напряжение питания схемы программатора может отличаться от напряжения питания программируемого устройства (см. вариант подключения таких преобразователей уровня в ). Это означает, что программатор AVRProg и программируемое через ISP коннектор SV1 устройство должны по возможности питаться от приблизительно одного и того же уровня напряжения (около 5 вольт). В схему добавлены резисторы R1..R7, последовательно включенные в цепь цифровых сигналов, которые несколько смягчают (но не устраняют полностью) проблему с разностью логических уровней. Эти резисторы ограничивают максимальный ток и предотвращают повреждение программируемого устройства и программатора, которые питаются от разных напряжений. Благодаря этим резисторам и наличию в AVR защитных диодов производится некоторое преобразование уровня сигналов 1MHZ , RESET , MOSI , MISO , SCK , RXD , TXD , так что должно быть возможным программирование по ISP устройств, запитанных напряжением 3.3 вольта.

Кроме того, имеется возможность дополнительной подачи питания +5 вольт на программируемое устройство. Подача питания активируется установкой перемычки JP5. Имейте в виду, что в схеме программатора AVRProg отсутствует защитное ограничение тока, подаваемого на программируемое устройство. Конечно, за исключением того случая, когда программатор сам питается от USB, и контроллер USB компьютера имеет такую защиту. Никогда не устанавливайте перемычку JP5, если программируемое по ISP устройство питается от собственного источника напряжения и если напряжение питания программируемого устройства (подключенного через ISP SV1) отличается от +5V!

В схеме программатора использовался 10 pin ISP "старого стиля" (кроме такой ISP цоколевки имеются также и более удобные 6 pin ISP коннекторы), так как на его ножки выведены дополнительные сигналы (которые в оригинальной 10 pin ISP цоколевке подключены на GND). Это три дополнительные сигнала, которые Вы можете использовать для своих нужд в программируемом устройстве, если необходимо:

X1MHZ - тактовая частота 1 МГц. Может использоваться для оживления "брикнутых" чипов, которые рассчитаны на работу с внутренним RC-генератором, но у которых по ошибке неправильно установлены фьюзы на использование внешнего кварца или тактового генератора. Без подачи внешней тактовой частоты или подключения кварца запрограммировать такие AVR невозможно, тут как раз и может пригодиться внешний тактовый сигнал 1 МГц.

XRXD - вход последовательного порта, который может принимать вывод отладочных данных от программируемого устройства. Такая возможность поддерживается в версии firmware AVR-Doper. Все, что передает через UART отлаживаемое устройство (аппаратный UART есть почти в любом микроконтроллере AVR), может быть отображено в окне терминала, подключенного на виртуальный USB COM-порт AVR-Doper. Эта возможность упрощает написание и отладку программного обеспечения в программируемом по ISP устройстве на микроконтроллере AVR. Чтобы задействовать такую возможность, нужно аппаратный выход TXD порта UART программируемого AVR подключить к сигналу XRXD (выв. 10 ISP-коннектора SV1), а также использовать в отлаживаемом firmware макросы отладочного вывода (в библиотеках WinAVR это макрос DBG , можно также использовать printf , перенаправленный на UART).

XTXD - выход последовательного порта, который может передавать произвольные данные пользователя к программируемому устройству. Такая возможность поддерживается в версии firmware AVR-Doper. Все, что печатается в окне терминала (подключенного на виртуальный USB COM-порт AVR-Doper), будет передано на вход UART отлаживаемого устройства (аппаратный UART есть почти в любом микроконтроллере AVR). Это используется реже, чем отладочный вывод по XRXD (через макрос DBG или оператор printf), однако такая возможность также упрощает написание и отладку программного обеспечения в программируемом по ISP устройстве. Например, можно подавать в отлаживаемое устройство текстовые команды прямо из окна терминала. Чтобы задействовать такую возможность, нужно аппаратный вход RXD порта UART программируемого AVR подключить к сигналу XTXD (выв. 8 ISP-коннектора SV1).

Напряжение питания на программируемые чипы AVR, устанавливаемые в сокеты-кроватки IC1 и IC2, подается от двух ножек микроконтроллера платы metaboard PC3 и PC4 (выводы 4 и 5 коннектора JP3). Порты PC3 и PC4 запрограммированы, как выходы, и их выходного тока достаточно для прямого питания установленного в сокет программируемого микроконтроллера (специально используются два порта, подключенные параллельно - для увеличения нагрузочной способности выхода). Если на PC3 и PC4 выдана лог. 1, то питание на программируемый микроконтроллер подано. Это состояние также индицирует свечение красного светодиода, подключенного к выводу 1 коннектора JP3 (управляется программно ножкой порта PC0). Если на PC3 и PC4 выдан лог. 0, то программируемый микроконтроллер обесточен (при этом светодиод погашен), и его можно свободно вынимать из сокета, не опасаясь какого-нибудь электрического повреждения.

[Сборка программатора ]

Чтобы можно было установить коннектор ISP SV1, нужно выпаять коннектор питания JP4 платы metaboard (если он был установлен). Никаких других особенностей сборка не имеет, просто соедините все провода, руководствуясь принципиальной схемой - примерно так, как показано на фотографии. Разноцветные провода применены просто для наглядности, чтобы было проще разобраться в разводке разных сигналов. Правильно собранная схема начинает работать сразу и не требует никакой отладки.

Многие компоненты на схеме AVRProg не обязательны для установки. Например, если Вам не нужны сокеты-кроватки и нужен только ISP, то сокеты IC1 и IC2 можете не устанавливать и не распаивать. Или, например, если Вам не нужна возможность ISP-программирования, то можете не устанавливать ISP-коннектор SV1, при этом также не нужны резисторы R1..R7 и перемычка JP5.

Далее описаны отличия в работе двух вариантов firmware программатора - USBasp и AVR-Doper. Оба варианта легко загружаются в память чипа с помощью USB-бутлоадера и программы Khazama AVR Programmer (см. ), поэтому у Вас всегда есть возможность легко перепрошить любую нужную версию программатора. Для активизации бутлоадера должна быть установлена перемычка JP6 Upload, и при подключенной по USB к компьютеру плате metaboard нужно нажать кнопку S1 Reset (перемычка JP6 и кнопка S1 установлены изначально на плате metaboard). После этой нехитрой процедуры на компьютере появится USB-устройство USBasp (если нет драйвера, то система Windows запросит его. Драйвер возьмите из пакета по ссылке ). USB-устройство бутлоадера USBasp (USB бутлоадер эмулирует программатор USBasp) может принимать команды от оболочки программатора Khazama AVR Programmer. С помощью программы Khazama AVR Programmer в память чипа metaboard можно записать любой из двух вариантов firmware программатора - USBasp и AVR-Doper (описание работы с этим firmware см. далее). Варианты готовых прошивок firmware (и USBasp, и AVR-Doper) доступны по ссылке .

[USBasp ]

Скачайте по ссылке пакет архива и возьмите из него бинарник (HEX-файл) с соответствующим именем файла. В имени файла указан тип прошивки (USBasp или AVR-Doper), тип используемого в metaboard микроконтроллера (одинаково подходят как ATmega168PA, так и ATmega328P) и тактовая частота кварца (обычно используется кварц на 16 МГц, но возможны также частоты 12 , 15 , 16.5 , 20 МГц). Прошейте бинарник в память чипа с помощью USB-бутлоадера платы metaboard и программы Khazama AVR Programmer (выберите в ней чип платы metaboard и). Не обращайте внимания на предупреждения о невозможности поменять тактовую частоту ISP - USB бутлоадер максимально упрощен и не поддерживает обработку команды установки частоты ISP (для бутлоадера это не нужно).

После того, как firmware USBasp записано в память чипа платы metaboard, переподключите по USB плату metaboard с собранным программатором, и программатор USBasp готов к работе. Для работы с программатором AVRProg в варианте USBasp может использоваться та же самая программа Khazama AVR Programmer (версии не ниже 1.7.0) или утилита командной строки avrdude .

Вариант USBasp мне понравился меньше, чем вариант AVR-Doper, так как в этом firmware есть недоработки, связанные с отсутствием поддержки смены тактовой частоты ISP (оболочка Khazama AVR Programmer выдает сообщения об ошибке, но программатор все же работает). Кроме того, для некоторых чипов не поддерживаются фьюзы (fuses), как, например, для чипа ATmega328P. Несколько лучше обстоит дело с avrdude, но работа с этой утилитой не очень удобна, как как это все-таки утилита командной строки, а не GUI. Однако для пакетной работы (когда нужно автоматизировать потоковое программирование большого количества устройств) утилита avrdude может оказаться самым лучшим выбором. Для работы с avrdude выбирайте протокол usbasp.

[AVR-Doper ]

Прошивается firmware варианта AVR-Doper точно так же, как описан процесс для USBasp, просто из архива нужно взять другой файл прошивки (в имени которого упоминается AVR-Doper). Этот вариант, на мой взгляд, заслуживает большего уважения, так как представляет поддержку протокола STK500 компании Atmel (этот протокол стал стандартом de-facto, благодаря популярности платформы AVR и инструментальных средств для него). Протокол STK500 поддерживается AVR Studio , поэтому вариант AVR-Doper будет отлично работать совместно с оболочкой программатора AVRprog среды программирования AVR Studio. Это очень удобно для пользователей AVR Studio и открывает широкие возможности для программирования чипа (нет проблем с поддержкой фьюзов на некоторых AVR, как в случае с Khazama + USBasp). Для работы с avrdude выбирайте протокол STK500.

При работе в среде AVR Studio запустите утилиту программатора AVRprog и в начальном диалоге выберите вариант программатора STK500. Внимание: утилита AVRprog предложит перезалить firmware программатора, откажитесь от этого, нажав кнопку "Нет". В остальном работа с утилитой программатора не имеет особенностей и не заслуживает отдельного описания. См. также обзор работы с AVRprog AVRStudio по ссылке .

[Как устанавливать программируемые микросхемы в сокеты ]

Программирование DIP8 Программирование DIP20 Программирование DIP28

ATtiny25/45/85 ATtiny2313A-PU ATmega8, ATmega48/88/168/328

[Компиляция исходного кода USBasp и AVR-Doper ]

Поскольку доступен исходный код firmware программатора AVRProg metaboard (для версий USBasp и AVR-Doper), его можно доработать для своих нужд, перекомпилировать и перепрошить с помощью бутловадера в память чипа metaboard. В частности, в версии USBasp можно добавить поддержку команд смены тактовой частоты ISP.

В исходном коде USBasp и AVR-Doper есть одинаковая ошибка, которая связана с неправильным управлением портом индикационного светодиода LED1 (выбор порта не соответствует принципиальной схеме). В исходном коде, который Вы можете скачать по ссылке , эта ошибка исправлена.

Компиляция осуществляется просто, одинаково для версий USBasp и AVR-Doper. Для компиляции у Вас должен быть установлен пакет WinAVR. Распакуйте исходный код firmware в отдельную папку. Перейдите в корневой каталог проекта, где находится файл makefile , и выполните в командной строке друг за другом две команды: make clean и make metaboard . После этого в корневом каталоге проекта появится файл main.hex , который является двоичным файлом прошивки firmware программатора. Именно его нужно залить с помощью USB бутлоадера в память чипа платы metaboard.

Макетная плата metaboard может использоваться с микроконтроллерами ATmega168PA и ATmega328P. И для ATmega168PA, и для ATmega328P подходит прошивка программатора, скомпилированная для ATmega168PA. Имейте в виду, что прошивка, скомпилилированная для ATmega328P, не работает (почему - пока не разобрался). Если у Вас используется в metaboard кварцевый резонатор не на 16 МГц, а на другую частоту (12, 15, 16.5 или 20 МГц), перед компиляцией отредактируйте в makefile макроопределение F_CPU .

1 . Оригинальный исходный код firmware программатора USBasp, портированного на metaboard AVRProg (внимание: этот код содержит ошибки, используйте лучше исходный код по ссылке ). См. Download в конце статьи (закачивайте avrprog-metaboard-1.1.zip или более свежую версию).
2 . Оригинальный исходный код firmware программатора AVR-Doper, портированного на metaboard AVRProg (внимание: этот код содержит ошибки, используйте лучше исходный код по ссылке ).
3 . .
4 . Цоколевки коннекторов ISP .
5 . Программа Khazama AVR Programmer и драйвер USB для USBasp (операционная система Windows) . Для работы с USBasp-версией программатора AVRProg устанавливайте Khazama версии 1.7.0 или более свежую!
6 .

Программа обновлена до версии 08.06.2010.
Автор UniProf не покладая рук работает над улучшением своей программы, делая ее еще лучше. Версия программы от 08.06.2010 значительно лучше шьет микроконтроллеры. Наблюдаемые в предыдущей версии частые сбои при программировании без галочки «тормоз» остались в прошлом. Все остальное, что нам так нравиться в UniProf, осталось на месте.

Честно говоря, по началу, я решил использовать для прошивки микроконтроллеров программу AVRDUDE («дудка»). AVRDUDE мощная программа, заслуживающая уважения – умеющая работать с огромным количеством программаторов, с кучей настроек и довольно широко используемая для AVR микроконтроллеров. Программа не имеет своего «GUI» (работает с командной строки) и я собирался писать батники под каждую прошивку, чтобы в «один тык» прошивать контроллер. Но, немного поразмышляв, пришел к выводу:
— программа должна быть простой и доступной – чтобы с ней мог разобраться даже человек ни разу не работавший с микроконтроллерами (ну вот такой я идеалист:));
— была небольшой, портативной, со своим ГУИем, визуально отображала все этапы программирования, поддерживала микроконтроллеры используемые в блоге.
К сожалению, под эти требования AVRDUDE не подходит.
Зато подходит другая программа — UniProf-универсальный программатор для AVR . Программа имеет определенные недостатки, но они компенсируются простотой и доступностью. Кроме того, UniProf умеет работать с нашими LPT и COM программаторами. Поэтому я решил сделать общий пост-обзор программы UniProf, а позже отдельно опишу программирование через LPT и COM порт. Итак …

Автор программы Михаил Николаев. Программа имеет довольно продолжительную историю, но не может похвастаться частыми обновлениями. В то же время программа настолько проста и удобна, что не теряет своей актуальности и сейчас даже на фоне более продвинутых программ.

Начнем ознакомление.
вмещает в себя весь функционал программы. Вам не придется лазить по меню – все делается в «один тык». Программа имеет свою справку (нажимаем F1) в которой все подробно описано. Интерфейс UniProf интуитивно понятен, но давайте пройдемся по элементам окна.
Главным элементом является окошко PROGRAM. В нем (в ячейках таблицы) отображаются прочитанные или записываемые значения ячеек памяти контроллера. Если убрать галочку PROGRAM окошко скроется. Также есть галочка EEPROM для показа или скрытия окна EEPROM памяти контроллера (в большинстве случаев EEPROM нам не нужен – убираем галочку).

Верхний ряд кнопок (слева на право)

Записать содержимое окошек (прошивку) в контроллер. Предварительно нужно загрузить в окошки прошивку из файла. (при установленной галочке EEPROM – записывается также область EEPROM).

Проверка (верификация) памяти контроллера со значениями в окошках. Отличия обозначаются звездочками. (После записи верификация производится автоматически – поэтому проверять не нужно).

Проверка контроллера на чистоту . У «чистого» контроллера все ячейки памяти содержат 0xFF, что и проверяется.

Установка FUSE битов. Внимательно установите галочки как на картинке прилагаемой к каждой прошивке.
Важно! До прошивки FUSE битов обязательно установите галочку «тормоз» это уменьшит риск их неправильной записи.

Низкоуровневая команда. Лучше не трогайте.

Очистка (Erase) контроллера. Перед каждым программированием делайте очистку кристалла.

Первые три открывают файл прошивки соответствующего типа (я буду выкладывать HEX-прошивки) и заполняют окошки значениями с открытого файла. Следующие три сохраняют в файл выбранного типа значения из окошек.

«osccal» — чтение калибровочных байт контроллера. Нам не нужно.

F1-помощь – вызов встроенной справки.

Следующие две кнопки отладка в контроллере – нам не нужно.

LPT pins – очень полезная штука для тех, кто уже успел пальнуть некоторые линии LPT порта или использует программатор другой конструкции. Позволяет назначить любые линии порта взамен выгоревшим.

Чекбоксы под кнопками.

Ставим как на картинке . Первый показывает прочитанные или готовые для записи в контроллер байты. Второй для принудительной записи 0хFF в пустую ячейку. Третий — инвертирование линий COM порта (при использовании буферной микросхемы в программаторе). Синеньким будет светиться название подключенного контроллера. Далее — вкл/выкл окошка EEPROM. Красненьким показывается системная частота.
Важно! Если кликать по красному программа повторно засинхронизируется с контроллером. Нажимайте, на всякий случай, до начала программирования.

Другие элементы окна.

Этими галочками убираются лишние кнопки (чтоб не путались). Ставим как на картинке.

Очень важно! Нужный чекбокс. В старой версии программы были определенные проблемы с надежностью программирования без этого чекбокса. В новой версии программы эта проблема решена! Но если при записи или чтении происходят ошибки — программа сразу честно признается в этом. Если у Вас выдается – ставьте галочку «тормоз» и все запишется без проблем! Только медленней. При записи фьюзов «тормоз» обязателен! Не надо рисковать.

Можно указать какую область прожечь – ставим «Все!».

Выбор порта, с которым будем работать. Если незнаем куда тыкнули программатор – по очереди перебираем все, пока синеньким не высветится Ваш контроллер.

Еще есть «горячие клавиши».

F2 Установка задержки записи, нормально = 6. Если ошибки — попробуйте увеличить (? какого либо эффекта не наблюдается).

F3 Покажет список поддерживаемых контроллеров.

Gray -,+ Уменьшить-увеличить шрифт циферок в окошках Flash и EEPROM — это может быть полезно при изменении размеров окна.

Esc – отмена текущего действия.

Есть еще, но не очень нужные – читайте встроенный хелп.

UniРrof можно скачать здесь:
- Программатор для AVR. Смотрим avr.nikolaew.org

P.S. Все равно со временем заюзаем AVRDUDE — мощная вещь!

(Visited 48 833 times, 11 visits today)

Программатор выполнен на основе драйвера от Objective Development и полностью совместим по командам с оригинальным программатором AVR910 от ATMEL. Описание устройства. Предохранитель защищает линий питания порта USB от случайного замыкания по цепям питания программатора. Диоды VD1, VD2 впрямительные кремниевые, они предназначены для понижения питания микроконтроллера до 3,6 В. Согласно документации, контроллер может работать при таком напряжении питания до частоты чуть более 14 МГц. Светодиоды VL1 ("RD ”), VL2 ("WR ”) сигнализируют о текущих действиях программатора и обозначают режимы чтения и записи. Светодиод VL3 ("PWR ”) показывает подачу питания на .

Джампер J1 - (MODify ) служит для начального программирования управляющего МК программатора. При его замыкании, к разъему ISP подключается внешний программатор и производится загрузка в МК управляющей программы. После программирования управляющего МК программатора этот джампер необходимо разомкнуть и замкнуть джампер J2 - NORMal.

Джампер J3 LOW SCK понижает тактовую частоту порта SPI МК программатора до ~20 кГц. При разомкнутом джампере частота SPI нормальная, при замкнутом - пониженная. Переключать джампер можно на ходу, так как управляющая программа МК программатора проверяет состояние линии PB0 при каждом обращении к порту SPI. Не рекомендуется переключать джампер при запущенном процессе записи/чтения программируемого МК, т.к., скорее всего, это приведет к искажению записываемых/читаемых данных. Джампер J3 введен для возможности программирования МК AVR, тактируемых от внутреннего генератора 128 кГц.

Резисторы R10 - R14 предназначены для согласования уровней сигналов микроконтроллера программатора и внешних цепей (программируемый МК или другой программатор). Тактовая частота порта SPI МК программатора при разомкнутом джампере J3 равна 187,5 кГц. Это позволяет программировать контроллеры с тактовой частотой примерно от 570 кГц для ATtiny/ATmega, 750 кГц для 90S и 7,5 МГц для 89S. Контроллеры программируются от 10 до 30 секунд (при использовании утилиты AVRProg v.1.4 из пакета AVR Studio) вместе с верификацией в зависимости от объема FLASH памяти и тактовой частоты.

На вывод LED разъема ISP выведен меандр с частотой 1 МГц для "оживления" МК, у которых были ошибочно запрограммированы фьюз-биты, отвечающие за тактирование. Сигнал генерируется постоянно и не зависит от режима работы программатора. Программатор тестировался с программами AVRProg v.1.4 (входит в пакет AVRStudio), ChipBlasterAVR v.1.07 Evaluation, CodeVisionAVR, AVROSP (ATMEL AVR Open Source Programmer). Для нормального функционирования контроллера в схеме необходимо, чтобы были запрограммированы (установлены в "0") биты SPIEN , CKOPT , SUT0 и BODEN . Обычно микроконтроллеры, идущие с завода, т.е. новые, имеют уже запрограммированный бит SPIEN . Остальные биты должны быть незапрограммированные (установлены в "1").

Инструкция по установке и работе. Прошить контроллер. Подключить свежеиспеченный программатор к компьютеру через USB. Операционная система найдет новое устройство - AVR910 USB Programmer, при предложении автоматически найти драйвер, отказаться, и указать путь к inf-файлу, в зависимости от установленной на вашем компьютере операционной системы.

На форуме находятся все файлы, а также печатная плата для нашего программатора avr. Здесь покажу технологию сборки USB программатора AVR и упаковки в корпус. Для начала скачиваем архив и делаем печатную плату.

Потом впаиваем на неё все детали. Не смог найти маленький кварц, поэтому впаял большой, но на длинных ножках, чтобы потом загнуть, чтоб не мешал при установки платы в корпус. Далее подбираем подходящий корпус, у меня был готовый.

Подгоняем плату под корпус, делаем все замеры, сверлим отверстия и вот вам готовый прибор, с универсальной платой.

Если нет специальной измерительной аппаратуры, можно произвести проверку при помощи светодиода. Светодиод подключается анодом к контакту LED, катодом к любому контакту GND ISP-разъема. При подаче питания светодиод должен светится в «полнакала». При замыкании пинцетом ножек кварцевого генератора светодиод должен либо засветится в «полный накал», либо свечение должно отсутствовать.

Без ощибок собранный программатор с правильно запрограммированным микроконтроллером в настройке не нуждается. Но если у программируемого МК вход RESET подтянут к напряжению питания резистором, то номинал резистора не должен быть ниже 10 кОм - это связанно с пониженным напряжением питания управляющего контроллера в схеме программатора и введением ограничительных резисторов на шине ISP-разъема.

Обсудить статью ПРОГРАММАТОР AVR USB

Раньше, для прошивки AVR микроконтроллеров я использовал AvrUsb500 by Petka (STK500) и AVR Studio 4. Всё было нормально, пока микросхема FTDI FT232RL не дала сбой и не хотела работать. После этого начал искать альтернативы и наткнулся на Khazama AVR Programmer и . Программа сразу понравилась именно своим минимализмом, имеет простой и интуитивно понятный интерфейс. Маленькая да удаленькая. Вот с тех пор и пользуюсь этим замечательным АВР программатором.

Khazama AVR Programmer — возможности

Khazama работает со всеми ходовыми микроконтроллерами AVR, позволяет программировать flash и eeprom, прочитать содержимое памяти flash и eeprom, стирать чип, а также менять конфигурацию фьюз-битов (Fuses and Lock Bits). Всё необходимое для прошивки микроконтроллеров AVR. Настройка фьюзов осуществляется выбором источника тактирования из выпадающего списка, таким образом, вероятность «убить» контроллер по ошибке резко снижается. Фьюзы можно менять и расстановкой галок в нижнем поле, при этом нельзя расставить галки на несуществующую конфигурацию, что делает конфигурацию фьюзов более безопасной. И это тоже большой плюс.

Запись фьюзов (Fuses)

Запись фьюзов в память микроконтроллера осуществляется при нажатии кнопки Write All. Для сохранения текущей конфигурации есть кнопка Save, а Load возвращает сохраненную. Кнопка Default предназначена для записи стандартной конфигурации фьюзов, такой, с какой микроконтроллеры идут с завода, обычно это 1МГц от внутреннего RC.
В общем, за все время пользования этим программатором, он показал себя с наилучшей стороны в плане стабильности, безопасности и скорости работы. Рекомендую пользоваться всем, кто хочет программировать AVR микроконтроллеров.

Для программирования микроконтроллеров AVR требуется программатор. Проще всего сделать программатор для COM либо LPT. Но я работаю на ноутбуке, а в них сейчас устанавливаются только USB порты. Вот и назрела необходимость обзавестись программатором для AVR по USB. Сейчас, я скорее всего купил бы данный программатор. На ebay они стоят недорого, наверное, даже дешевле чем купить детали, сделать плату и всё спаять. Хотя если посмотреть с другой стороны, заказ с ebay будет идти по почте не меньше месяца, а собрать программатор avr usb своими руками, в силу его простоты, можно за вечер. Более того, если начинающий радиолюбитель сам соберёт программатор, то в дополнении к программатору он получит опыт, бесценный опыт, а это дорогого стоит.
Это второй мой USB программатор для AVR, первым я сделал программатор USB-asp, но он мне не очень понравился, так как иногда отваливался от моего компьютера, хотя на другом компьютере ничего подобного не наблюдалось. Я решил попробовать собрать другой программатор, и мой выбор пал на программатор AVR910. У данного программатора немного по другому реализована схема подключения по USB, и как позже оказалась, на моём компьютере всё работает очень хорошо. Я забыл о проблемах, которые у меня были с моим прошлым программатором. Описанный в данной статье программатор AVR910 является на данный момент моим основным программатором для AVR.
Схема и прошивка использованы с сайта проекта (http://prottoss.com/projects/AVR910.usb.prog/avr910_usb_programmer.htm).


Питается программатор от USB порта. Для того чтобы не требовалось согласование с уровнями линий данных USB порта (3.6В) питание микроконтроллера составляет 3.6В. Для получения из 5В в USB порте 3.6В, используется схема их двух последовательно прямо включённых кремниевых диодов. На каждом диоде падает по 0.7В, а в сумме получается 1.4В. Диоды должны быть кремниевыми, не допускается использование диодов шотки, так как на них падает меньше 0,7В. Выходы разъёма программирования подключены через резисторы на 330 Ом для согласования уровней. Работает устройство на микроконтроллере AtMega8-16 на тактовой частоте 12МГц. На схеме приведены номера выводов для микроконтроллера в DIP корпусе, хотя я отраcсировал плату под SMD корпус, который называется TQFP. Программатор имеет индикацию записи, чтения, наличия питания. Также данный программатор имеет выход, на котором всегда присутствует меандр, частотой 1 МГц. Это очень классная и полезная штука для восстановления микроконтроллеров, у которых из-за ошибочно запрограммированных Fuse битов тактирование сконфигурировано от внешнего источника тактовых импульсов. Я таким образом уже несколько раз восстанавливал микроконтроллеры. Нужно всего лишь посмотреть в даташите на конкретный микропроцессор AVR, к какому выводу подключается внешний источник тактового сигнала, и подпаять к данному выводу источник меандра. Подключить программатор, и перепрограммировать fuse. Всё очень просто, но иногда здорово выручает!
Имеющиеся варианты реализации печатных плат под программатор AVR910 не совсем меня устраивали, и я выполнил трассировку своего варианта (скачать файлы проекта можно в конце статьи).


Защитный рисунок на фольгированный стеклотекстолит нанесён при помощи лазерного принтера и утюга.


После травления получилась вот такая красота. Я не сдержался, и процарапал тонер на дорожках между ножками микросхемы. Мне не терпелось проверить получились они или нет.




Для удобства пользования я отметил назначение каждого вывода программатора AVR910. Для это я нарисовал небольшую табличку, которую напечатал на глянцевой фотобумаге и наклеил на плату программатора двусторонним скотчем.

Групповую заготовку для таблички для печати на фотобумаге размером 10х15 я положил в архив со всеми файлами к данной записи. Скачать его можно в конце данной статьи.
Прошивку для программатора можно скачать по ссылке в конце статьи.
Fuse биты устанавливаются с соответствии с рисунком ниже:


Как запрограммировать микроконтроллер AtMega8 для программатора AVR910 можно посмотреть в моём видео:

Корпус для программатора AVR910 я не смог подобрать, мне хотелось, чтобы программатор оставался маленького размера, и изначально я пользовался голой, никак не изолированной платой. Но затем я купил широкую прозрачную термоусадку и усадил в неё программатор. Что в итоге получилось вы видите на фото. По моему довольно интересно и даже симпатично.




С термоусадкой всё кажется просто, но мне было сложно сделать отверстия под штыри. Если протыкать отверстия шилом, то при усадке термоусадочная трубочка рвётся начиная от данных отверстий. Я даже испортил несколько заготовок, но у меня в конце экспериментов всё получилось. В итоге я отверстия не протыкал, а проплавлял горячим паяльником с жалом иглой. По краям платы я спаял концы термоусадочной трубки. Спаиваются они очень просто – нагреваются оба конца трубочки, затем быстро, пока они не успели остыть, зажимаются и удерживаются зажатыми до полного остывания. Получается достаточно прочный спай. Я зажимал медицинским зажимом, на термоусадке даже остались следы от насечек на его губках.
При первом подключении к компьютеру программатора AVR910 в системе появится новое устройство AVR910. Теперь необходимо установить драйвера и можно работать.
Я работал с данным программатором на 32 битных системах Windows XP и Windows 7. Всё работает очень хорошо и никаких проблем не возникает. Проблемы возникли у меня когда я попытался установить драйвера для 64 битной Windows 7. Дело в том, что этот драйвер не имеет цифровой подписи Microsoft и 64 битный Windows 7, будучи более защищенным в безопасности, блокирует все драйвера без цифровой подписи. Эту блокировку можно отключить, но это не совсем просто….. Так что имейте ввиду.
Заливаю прошивку в микроконтроллер я при помощи программы AvrOsp2. Она очень простая, не требует установки, бесплатна, поддерживает программатор AVR910 и огромное кол-во микроконтроллеров АВР, хорошо работает и имеет очень удобное меню для работы с FUSE битами. В общем, классная программка, мне она очень нравится, рекомендую! В видео ниже я показал процесс установки драйверов для AVR910, как настроить и пользоваться программой AvrOsp2.

В моей версии программатора я не установил выводной электролитический конденсатор на 22 мкФ, который устанавливается со стороны противоположной дорожкам и паяется в отверстия, которые находятся возле разъёма USB. Возможно потребуется установить дополнительный электролитический конденсатор ёмкостью 10-50мкФ параллельно впаянному керамическому конденсатору 0.1 мкФ, возле зелёного светодиода PWR. Ниже на картинке, от руки показаны места подключения.

Для работы программатора необходим микроконтроллер способный работать до 16 МГц. AVR AtMega8 выпускается в двух сериях, работающих до 8 МГц (серия L), они нам не подходят, так как проект работает от кварца на 12 МГц. Есть и обычная версия, которая работоспособна вплоть до частоты 16 МГц. Это то, что нам нужно. Ниже представлен кусочек даташита AVR AtMega8, в котором вычеркнуты версии микроконтроллеров которые не буду работать в данном программаторе, и выделены зелёной рамкой версии микроконтроллеров которые будут работать в данном проекте.