Делаем LPT программатор для AVR микроконтроллеров. Программаторы AVR микроконтроллеров

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:

1. VCC - плюс питания, как правило +5В;
2. GND - минус питания, земля (Ground);
3. MOSI - вход данных (Master Out Slave In);
4. MISO - выход данных (Master In Slave Out);
5. SCK - тактовый сигнал (Serial Clock);
6. 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.

Первым шагом по освоению микроконтроллера для каждого наверняка является сборка программатора. Купить программатор тоже можно, но за совсем неразумные деньги, как по мне. Рассмотрим работоспособный программатор для AVR’ок, которым я пользуюсь вот уже 4-й год. В свое время показал отец, программа мне очень понравилась, и было решено делать под нее программатор. Порывшись на сайте программы, обнаружил простую схему программатора (COM порты я не рассматриваю по причине легкости их горения от статики):

Ее повторение не займет более часа, но гарантирует целостность вашего LPT порта и совместную работу с Pony Prog 2000 . Микросхема – буфер. Резистор R1 – 100k, конденсатор C1 – 0.1мкФ. Диод D1 – любой кремниевый. LPT разъем типа «папа». Теперь разберемся с ISP разъемом, который будет использоваться для программирования. Выводы MISO , MOSI , SCK , RESET – управляющие, вывод LED – к нему подключается светодиод, который сигнализирует чтение/запись прошивки в микроконтроллер, VDD и GND соответственно +5В и земля.

Для подсоединения микроконтроллера удобно использовать шлейф на 10 проводов и соответствующий IDC , но это дело вкуса и каждый сам решает, как ему нравиться, главное не делать его слишком длинным, во избежание наводок. У меня получилось вот так:



Для тех, у кого по тем или иным причинам нету LPT порта и лень бегать к соседу зашить прошивку могу посоветовать толковый USB программатор (сайт проекта prottoss.com). Достаточно просто повторить схему и правильно прошить управляющий контроллер (для этого, как ни крути понадобиться LPT или COM порт). Вот такой USB программатор собрал себе:


Перейдем к программной части. В начале говорилось, что программировать мы будет с помощью Pony Prog 2000 .

Первое включение и калибровка:
При первом использовании программатора не забываем корректно его настроить: Setup->Interface setup, в появившемся окне выбирай LPT порт, к которому подключен программатор, выбираем AVR ISP API в выпадающем списке, а флажки Polarity of control lines не трогаем, оставляем пустыми. Далее калибруем все это дело Setup->Calibration. Все, теперь мы можем с помощью нашей макетной платы программировать AVR"ки.

Выбор среды для написания программ:
Теперь осталось выбрать, в какой среде писать программы и на каком языке. Рекомендую писать на С, если не критичен размер и скорость выполнения программы.

Его освоение намного легче ассемблера, но знание ассемблера незаменимо для написания коротких и быстрых программ, понимания работы микроконтроллера. Я пишу свои программы в связке бесплатных программ и и очень доволен результатом, но здесь на вкус и цвет товарищей нет, выбор за вами.

Почти успех =) => =(

Спаял вроде все как на схеме)
Тоесть не вроде а так и есть)
Только вместо D1 поставил ИК диод незнаю скажется ли как то другово под рукой не было)

Первая проблема когда пытался прошить с настройкой AVR ISP API (LPT2 другово немог выбрать)
выбивало 16 ошибку, типа нет порта

После того как поменял настройки на AVR ISP I/O LPT1 выбило ошибку -24 типа я незнаком с вашим девайсом)
И пытается прошивать. . . пока без результатно(((

подскажите в чем проблема?
Слышал вроже нужно менять какие то настройке в биос?
так вот какие?7?

поздравьте с приобретением!

купил нечто миниатюрное, на usb, без корпуса и без всяких bells&whistles, в инструкции сказано что это аналог stk500, может определяться как avr910, но у меня определился как avr doper.
пока никуда не подключал - при попытке чтения фьюзов программа пишет programmer is not responding.
подозреваю, что так и должно быть.
теперь собственно вопрос. на самой плате есть разъемы на 6 и на 10 штырьков, но кабель - только на 10. для прошивки микроконтроллера мне надо только ножки к штырькам mosi, vcc, rst, miso и ground подключить? остальные могут пины микроконтроллера могут висеть свободными?

Для программирования МК

Для программирования МК требуется подключить к программатору MOSI, MISO, SCK, RESET и подать питание. Остальные можно не трогать. Смотри доку на программатор, какие из тех пинов нужно вывести.

тыкс

он отказывался у меня работать как avr910, как stk500, как stk500v1, зато прочитал фьюзы как stk2, и прошил флешку за пару секунд. попробую дособирать свой дивайс и запустить его))
микруха прошита!

первый раз, первый программатор, боюсь что-либо спалить)

Доброго времени суток всем!
Подскажите пожалуйста, а Выводы MISO, MOSI, SCK, RESET – управляющие, нужно напрямую подсоединять к МК или как здесь

Я имею ввиду через резисторы выводы MISO, MOSI, SCK, RESET подтягивать к питанию и земле надо?
Дело в том, что у меня мега16, там вывод RESET инверсный, сброс по нулю будет по идее, мне R3 на землю бросить?


Спасибо если кто откликнется!
p.s. Диплом с МК попался, а я не шарю:) Хочу разобраться, но тонкостей очень много...

Принципиальная схема более сложного программатора на LPT порт показана на рисунке. В качестве шинного формирователя используется микросхема 74HC244 (К1564АП5), 74LS244 (К555АП5) либо 74ALS244 (К1533АП5), хотя может использоваться любой другой неинвертирующий шинный формирователь с тремя состояниями (в этом случае может потребоваться соответствующее изменение схемы). Светодиод VD1 индицирует режим записи микроконтроллера, светодиод VD2 - чтения, светодиод VD3 - наличие питания схемы. Напряжение, необходимое для питания схема берёт с разъёма ISP, т.е. от программируемого устройства. Эта схема является переработанной схемой программатора STK200/300 (добавлены светодиоды для удобства работы), поэтому она совместима со всеми программами программаторов на PC, работающих со схемой STK200/300. Для работы с этим программатором можно посоветовать программу IC-Prog (где при выборе типа программатора следует установить "STK200 Programmer") или программу AVReal .

Программатор можно выполнить на печатной плате и поместить её в корпус разъёма LPT, как показано на рисунках:

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.

Одним из самых простых программаторов AVR является программатор для LPT порта. Это обусловлено тем, что уровни сигналов LPT порта совместимы с уровнями сигналов необходимыми для программирования АВР. Поэтому сигналы с LPT порта можно напрямую подать на микроконтроллер (резисторы нужны лиш для защиты порта от случайных замыканий). Такой программатор можно собрать из подручных материалов буквально за 5 минут!

Как Вы видите схема LPT программатора для AVR предельно проста:

Для изготовления LPT программатора нам понадобится:

Резисторы можно использовать любые, какие найдете в пределах от 100 до 150 Ом. Можно программатор собрать вообще без резисторов, но тогда спалить порт станет еще легче. В качестве шлейфа можно заюзать IDE шлейф. При подключении шлейфа, для более устойчивой работы программатора, каждый «сигнальный» провод должен чередоваться с «земляным» проводом. Это позволит уменьшить уровень помех наводимых в линиях и за счет этого увеличить длину программирующего провода. Длина шлейфа должна быть в пределах 50 см. Еще нужен разъем для подключения к программируемому устройству.
Для внутрисхемного программирования Atmel рекомендует стандартные разъемы:

Если Вы планируете серьезно заняться микроконтроллерами, сделайте разъемы стандартными. Для разового программирования устройства я рекомендую использовать на программаторе (такими разъемами к материнской плате подключаются кнопки и светодиоды корпуса компьютера) и штырьки PLS «папы» на плате. Это позволяет максимально упростить разводку платы устройства, так как штырьки для программатора устанавливаются в непосредственной близости возле ножек микроконтроллера. Ножки MOSI, MISO, SCK у микроконтроллеров AVR всегда расположены вместе, поэтому для них можно применить строенный разъем. Отдельно делаем подключение для «земли»-GND и «сброса»-Reset.

Сборка LPT программатора за 5 шагов:

Перемычки между ножками разъема 2-12 и 3-11 нужны для того, чтобы наш программатор был виден для программ как программатор STK200/300 (STK200/300 своего рода стандарт и поэтому наш программатор станет виден для многих программами).

Для того чтобы наш LPT программатор заработал нужна , к которой мы подключим программатор и для микроконтроллера.

Общие рекомендации:
— LPT порт довольно нежен — его очень легко «пальнуть», поэтому при работе с портом будьте аккуратны.
— Отдельное подключение для «земли» я бы рекомендовал делать во всех программаторах. Это нужно для того, чтобы «землю» можно было подключить первой и уравнять потенциалы «земли» программируемого устройства и компьютера. (Для тех кто не знает — если у Вас компьютер включен в обычную розетку без заземляющего контакта, то в виду особенности фильтра блока питания компьютера, на корпусе компьютера всегда присутствует потенциал в 110В. При «удачном» подключении программатора этого вполне достаточно для того чтобы сжечь микроконтроллер или LPT порт компьютера.

Заключение:
-Если Вы надумали собрать свой первый программатор и у Вашего компьютера есть LPT порт, то программатор «5 проводков» лучший вариант! Он предельно прост и его повторить не составит труда. Кроме того, программатор совместим с классическими программаторами STK200/300, а значит, он будет поддерживаться многими программами для программирования AVR.
-Если Вы планируете программировать довольно часто, с целью обезопасить LPT порт, рекомендую собрать LPT программатор с буферными элементами (неплохой вариант LPT программатора можно посмотреть на изиэлектроникс) или собрать такой же простой (COM порт гораздо выносливей и сжечь его трудней).

(Visited 66 795 times, 2 visits today)