Какие первые шаги должен сделать радиолюбитель, решивший собрать схему на микроконтроллере? Естественно, необходима управляющая программа - "прошивка", а также программатор.

И если с первым пунктом нет проблем - готовую "прошивку" обычно выкладывают авторы схем, то вот с программатором дела обстоят сложнее.

Цена готовых USB-программаторов довольно высока и лучшим решением будет собрать его самостоятельно. Вот схема предлагаемого устройства (картинки кликабельны).

Основная часть.

Панель установки МК.

Исходная схема взята с сайта LabKit.ru с разрешения автора, за что ему большое спасибо. Это так называемый клон фирменного программатора PICkit2. Так как вариант устройства является "облегчённой" копией фирменного PICkit2, то автор назвал свою разработку PICkit-2 Lite , что подчёркивает простоту сборки такого устройства для начинающих радиолюбителей.

Что может программатор? С помощью программатора можно будет прошить большинство легкодоступных и популярных МК серии PIC (PIC16F84A, PIC16F628A, PIC12F629, PIC12F675, PIC16F877A и др.), а также микросхемы памяти EEPROM серии 24LC. Кроме этого программатор может работать в режиме USB-UART преобразователя, имеет часть функций логического анализатора. Особо важная функция, которой обладает программатор - это расчёт калибровочной константы встроенного RC-генератора некоторых МК (например, таких как PIC12F629 и PIC12F675).

Необходимые изменения.

В схеме есть некоторые изменения, которые необходимы для того, чтобы с помощью программатора PICkit-2 Lite была возможность записывать/стирать/считывать данные у микросхем памяти EEPROM серии 24Cxx.

Из изменений, которые были внесены в схему. Добавлено соединение от 6 вывода DD1 (RA4) до 21 вывода ZIF-панели. Вывод AUX используется исключительно для работы с микросхемами EEPROM-памяти 24LС (24C04, 24WC08 и аналоги). По нему передаются данные, поэтому на схеме панели программирования он помечен словом "Data". При программировании микроконтроллеров вывод AUX обычно не используется, хотя он и нужен при программировании МК в режиме LVP.

Также добавлен "подтягивающий" резистор на 2 кОм, который включается между выводом SDA и Vcc микросхем памяти.

Все эти доработки я уже делал на печатной плате, после сборки PICkit-2 Lite по исходной схеме автора.

Микросхемы памяти 24Cxx (24C08 и др.) широко используются в бытовой радиоаппаратуре, и их иногда приходится прошивать, например, при ремонте кинескопных телевизоров. В них память 24Cxx применяется для хранения настроек.

В ЖК-телевизорах применяется уже другой тип памяти (Flash-память). О том, как прошить память ЖК-телевизора я уже рассказывал . Кому интересно, загляните.

В связи с необходимостью работы с микросхемами серии 24Cxx мне и пришлось "допиливать" программатор. Травить новую печатную плату я не стал, просто добавил необходимые элементы на печатной плате. Вот что получилось.

Ядром устройства является микроконтроллер PIC18F2550-I/SP .

Это единственная микросхема в устройстве. МК PIC18F2550 необходимо "прошить". Эта простая операция у многих вызывает ступор, так как возникает так называемая проблема "курицы и яйца". Как её решил я, расскажу чуть позднее.

Список деталей для сборки программатора. В мобильной версии потяните таблицу влево (свайп влево-вправо), чтобы увидеть все её столбцы.

Название	Обозначение	Номинал/Параметры	Марка или тип элемента
Для основной части программатора
Микроконтроллер	DD1	8-ми битный микроконтроллер	PIC18F2550-I/SP
Биполярные транзисторы	VT1, VT2, VT3		КТ3102
	VT4		КТ361
Диод	VD1		КД522, 1N4148
Диод Шоттки	VD2		1N5817
Светодиоды	HL1, HL2		любой на 3 вольта, красного и зелёного цвета свечения
Резисторы	R1, R2	300 Ом
	R3	22 кОм
	R4	1 кОм
	R5, R6, R12	10 кОм
	R7, R8, R14	100 Ом
	R9, R10, R15, R16	4,7 кОм
	R11	2,7 кОм
	R13	100 кОм
Конденсаторы	C2	0,1 мк	К10-17 (керамические), импортные аналоги
	C3	0,47 мк
Электролитические конденсаторы	C1	100 мкф * 6,3 в	К50-6, импортные аналоги
	C4	47 мкф * 16 в
Катушка индуктивности (дроссель)	L1	680 мкГн	унифицированный типа EC24, CECL или самодельный
Кварцевый резонатор	ZQ1	20 МГц
USB-розетка	XS1		типа USB-BF
Перемычка	XT1		любая типа "джампер"
Для панели установки микроконтроллеров (МК)
ZIF-панель	XS1		любая 40-ка контактная ZIF-панель
Резисторы	R1	2 кОм	МЛТ, МОН (мощностью от 0,125 Вт и выше), импортные аналоги
	R2, R3, R4, R5, R6	10 кОм

Теперь немного о деталях и их назначении.

Зелёный светодиод HL1 светится, когда на программатор подано питание, а красный светодиод HL2 излучает в момент передачи данных между компьютером и программатором.

Для придания устройству универсальности и надёжности используется USB-розетка XS1 типа "B" (квадратная). В компьютере же используется USB-розетка типа "А". Поэтому перепутать гнёзда соединительного кабеля невозможно. Также такое решение способствует надёжности устройства. Если кабель придёт в негодность, то его легко заменить новым не прибегая к пайке и монтажным работам.

В качестве дросселя L1 на 680 мкГн лучше применить готовый (например, типов EC24 или CECL). Но если готовое изделие найти не удастся, то дроссель можно изготовить самостоятельно. Для этого нужно намотать 250 - 300 витков провода ПЭЛ-0,1 на сердечник из феррита от дросселя типа CW68. Стоит учесть, что благодаря наличию ШИМ с обратной связью, заботиться о точности номинала индуктивности не стоит.

Напряжение для высоковольтного программирования (Vpp) от +8,5 до 14 вольт создаётся ключевым стабилизатором. В него входят элементы VT1, VD1, L1, C4, R4, R10, R11. С 12 вывода PIC18F2550 на базу VT1 поступают импульсы ШИМ. Обратная связь осуществляется делителем R10, R11.

Чтобы защитить элементы схемы от обратного напряжения с линий программирования в случае использования USB-программатора в режиме внутрисхемного программирования ICSP (In-Circuit Serial Programming) применён диод VD2. VD2 - это диод Шоттки . Его стоит подобрать с падением напряжения на P-N переходе не более 0,45 вольт. Также диод VD2 защищает элементы от обратного напряжения, когда программатор применяется в режиме USB-UART преобразования и логического анализатора.

При использовании программатора исключительно для программирования микроконтроллеров в панели (без применения ICSP), то можно исключить диод VD2 полностью (так сделано у меня) и установить вместо него перемычку.

Компактность устройству придаёт универсальная ZIF-панель (Zero Insertion Force - с нулевым усилием установки).

Благодаря ей можно "зашить" МК практически в любом корпусе DIP.

На схеме "Панель установки микроконтроллера (МК)" указано, как необходимо устанавливать микроконтроллеры с разными корпусами в панель. При установке МК следует обращать внимание на то, чтобы микроконтроллер в панели позиционируется так, чтобы ключ на микросхеме был со стороны фиксирующего рычага ZIF-панели.

Вот так нужно устанавливать 18-ти выводные микроконтроллеры (PIC16F84A, PIC16F628A и др.).

А вот так 8-ми выводные микроконтроллеры (PIC12F675, PIC12F629 и др.).

Если есть нужда прошить микроконтроллер в корпусе для поверхностного монтажа (SOIC), то можно воспользоваться переходником или просто подпаять к микроконтроллеру 5 выводов, которые обычно требуются для программирования (Vpp, Clock, Data, Vcc, GND).

Готовый рисунок печатной платы со всеми изменениями вы найдёте по ссылке в конце статьи. Открыв файл в программе Sprint Layout 5.0 можно с помощью режима "Печать" не только распечатать слой с рисунком печатных проводников, но и просмотреть позиционирование элементов на печатной плате. Обратите внимание на изолированную перемычку, которая связывает 6 вывод DD1 и 21 вывод ZIF-панели. Печатать рисунок платы необходимо в зеркальном отображении .

Изготовить печатную плату можно методом ЛУТ, а также маркером для печатных плат , с помощью цапонлака (так делал я) или "карандашным" методом .

Вот рисунок позиционирования элементов на печатной плате (кликабельно).

При монтаже первым делом необходимо запаять перемычки из медного лужёного провода, затем установить низкопрофильные элементы (резисторы, конденсаторы, кварц, штыревой разъём ISCP), затем транзисторы и запрограммированный МК. Последним шагом будет установка ZIF-панели, USB-розетки и запайка провода в изоляции (перемычки).

"Прошивка" микроконтроллера PIC18F2550.

Файл "прошивки" - PK2V023200.hex необходимо записать в память МК PIC18F2550I-SP при помощи любого программатора, который поддерживает PIC микроконтроллеры (например, Extra-PIC). Я воспользовался JDM Programmator’ом JONIC PROG и программой WinPic800 .

Залить "прошивку" в МК PIC18F2550 можно и с помощью всё того же фирменного программатора PICkit2 или его новой версии PICkit3. Естественно, сделать это можно и самодельным PICkit-2 Lite, если кто-либо из друзей успел собрать его раньше вас:).

Также стоит знать, что "прошивка" микроконтроллера PIC18F2550-I/SP (файл PK2V023200.hex ) записывается при установке программы PICkit 2 Programmer в папку вместе с файлами самой программы. Примерный путь расположения файла PK2V023200.hex - «C:\Program Files (x86)\Microchip\PICkit 2 v2\PK2V023200.hex» . У тех, у кого на ПК установлена 32-битная версия Windows, путь расположения будет другим: «C:\Program Files\Microchip\PICkit 2 v2\PK2V023200.hex» .

Ну, а если разрешить проблему "курицы и яйца" не удалось предложенными способами, то можно купить уже готовый программатор PICkit3 на сайте AliExpress. Там он стоит гораздо дешевле. О том, как покупать детали и электронные наборы на AliExpress я писал .

Обновление "прошивки" программатора.

Прогресс не стоит на месте и время от времени компания Microchip выпускает обновления для своего ПО, в том числе и для программатора PICkit2, PICkit3. Естественно, и мы можем обновить управляющую программу своего самодельного PICkit-2 Lite. Для этого понадобится программа PICkit2 Programmer. Что это такое и как пользоваться - чуть позднее. А пока пару слов о том, что нужно сделать, чтобы обновить "прошивку".

Для обновления ПО программатора необходимо замкнуть перемычку XT1 на программаторе, когда он отключен от компьютера. Затем подключить программатор к ПК и запустить PICkit2 Programmer. При замкнутой XT1 активируется режим bootloader для загрузки новой версии прошивки. Затем в PICkit2 Programmer через меню "Tools" - "Download PICkit 2 Operation System" открываем заранее подготовленный hex-файл обновлённой прошивки. Далее произойдёт процесс обновления ПО программатора.

После обновления нужно отключить программатор от ПК и снять перемычку XT1. В обычном режиме перемычка разомкнута . Узнать версию ПО программатора можно через меню "Help" - "About" в программе PICkit2 Programmer.

Это всё по техническим моментам. А теперь о софте.

Работа с программатором. Программа PICkit2 Programmer.

Для работы с USB-программатором нам потребуется установить на компьютер программу PICkit2 Programmer. Это специальная программа обладает простым интерфейсом, легко устанавливается и не требует особой настройки. Стоит отметить, что работать с программатором можно и с помощью среды разработки MPLAB IDE, но для того, чтобы прошить/стереть/считать МК достаточно простой программы - PICkit2 Programmer. Рекомендую.

После установки программы PICkit2 Programmer подключаем к компьютеру собранный USB-программатор. При этом засветится зелёный светодиод ("питание"), а операционная система опознает устройство как "PICkit2 Microcontroller Programmer" и установит драйвера.

Запускаем программу PICkit2 Programmer. В окне программы должна отобразиться надпись.

Если программатор не подключен, то в окне программы отобразится страшная надпись и краткие инструкции "Что делать?" на английском.

Если же программатор подключить к компьютеру с установленным МК, то программа при запуске определить его и сообщит нам об этом в окне PICkit2 Programmer.

Поздравляю! Первый шаг сделан. А о том, как пользоваться программой PICkit2 Programmer, я рассказал в отдельной статье. Следующий шаг .

Необходимые файлы:

Руководство пользователя PICkit2 (рус.) берём или .

Ну вот и пришло время нам соорудить USB программатор. Я долго не мог определиться какой бы программатор нам собрать. Выбирал по критериям простоты конструкции и удобства работы с ними, но ничего не нравилось. Выбрать программатор помог случай. Вернее я его не выбирал вообще – я его случайно собрал сам того не подозревая!

А дело было так. Некоторое количество постов назад мы собрали преобразователь USB to UART на ATtiny2313 (а в мы даже улучшили печатную плату). Еще при выборе схемы преобразователя я планировал на его базе (при помощи заливки различных прошивок) получать устройства различного назначения. Тогда я не подозревал, что данный преобразователь можно использовать шире, чем я планировал. Увидев схему USB программатора — USBtiny на ATtiny2313 я понял, что я уже имею готовый программатор!

Посмотрев на схему, сделанного ранее, преобразователя USB to UART (домашняя страничка)

и схему USB программатора USBTiny (домашняя страница)

можно увидеть, что это одна и та-же схема . Различия незначительны – отсутствуют сигнальные светодиоды и несколько резисторов. Для того, чтобы преобразователь стал USB программатором нужно просто прошить микроконтроллер новой прошивкой и сделать кабель для подключения.

Теперь все по порядку.
1 Для начала нужно собрать преобразователь (это если Вы его еще не собрали).
Вот рисунок печатной платы преобразователя:
Если интересно — вот .
В собранном виде преобразователь выглядит так:

2 Немного модифицируем плату
Для того, чтобы обеспечить все необходимые сигналы для программирования впаиваем защитные резисторы номиналом по 100 Ом в линии ножек 12, 16, 17, 18, 19 (номинал не критичен — можно варьировать).

3 Теперь нужно прошить микроконтроллер.
Линии для программатора выведены на общий разъем платы (кроме сброса — стоит отдельно).

Наверно не нужно говорить о том, что для прошивки микроконтроллера Вам понадобится программатор. На скорую руку можно собрать и прошить при помощи .

Схема шлейфа проста.

Из особенностей — я вынес индикаторный светодиод и балластный резистор для него за плату на разъем — это для того, чтобы плату без перепайки можно было использовать для других устройств (ну и так прикольней — светодиод мигает прямо в разъеме:)). Кроме того, линия Vcc отделена от общего разъема — это на случай если программируемое устройство запитывается не от USB, а от своего источника (что, в принципе, желательно). Сигнальные линии (SCK, MISO, MOSI) желательно экранировать (например чередованием сигнальных и земляных линий в шлейфе). Длину шлейфа не стоит делать большой — до 50 см, не больше. Если нужно программировать удаленное устройство всегда можно применить USB удлинитель — так надежней. Вот мой готовый шнурок:

5 Сам программатор готов, теперь нужно установить драйвер для того, чтобы Винда смогла с ним работать (для Mac OS X & Linux, вродь-как, драйвера вообще не нужно). Тут все просто:

5.1 Скачиваем драйвер, разархивируем его.
Страничка с драйверами

5.2 Вставляем наш программатор в USB порт.

5.3 В трее появится сообщение о том, что найдено новое устройство.

5.4 Запустится мастер нового оборудования.

5.5 Указываем в окошке «место поиска» папку с драйвером.

5.6 Пройдет процесс установки драйвера. Появится окошко сообщающее о том, что драйвер установлен. Чтобы проверить, что мы там наустанавливали— заходим в «Мой компьютер/Свойства/Оборудование/Диспетчер устройств» и находим там наш программатор

Винда увидела новое устройство и готова с ним работать.

USBtiny программатор поддерживается AVRDude , а это значит, что многие среды программирования будут с ним работать без проблем. Еще одним достоинством работы с AVRDude является то, что для работы с AVRDude существует множество оболочек GUI из которых можно выбрать подходящую именно для Вас (но об этом в следующей статье).

Я с USBTiny до этого не работал, но отзывы о нем в сети положительные (отличается надежностью и быстротой программирования) — мои тестовый прошивки это подтвердили. ATtiny2313 прошивается за 10 секунд (это вместе с проверкой). Микроконтроллер определяется и программируется надежно — не было ни одной ошибки во время моих тестов. Приятный в использовании программатор!

Файлы к статье:
- Рисунок печатной платы UART-USB на ATtiny2313
- Прошивка USBtiny программатора для ATtiny2313
- Фьюз-биты ATtiny2313 для USBtiny
- Схема кабеля для USBtiny программатора

В данной статье мы опишем „шаг за шагом” этапы изготовления USBasp программатора для микроконтроллеров AVR . В отдельных статьях приведем описание установки драйверов для операционных систем Windows XP и Windows 7 (x64/x86). В конце поста размещена ссылка с необходимой документацией для изготовления программатора USBasp своими руками.

Программатор USBasp, благодаря своей простоте в изготовлении и использовании недорогих и широкодоступных элементов, стал очень популярным среди радиолюбителей. Его параметры работы не уступают профессиональным и дорогим программаторам микроконтроллеров AVR.

Основные характеристики программатора USBasp

• Работает с несколькими операционными системами – Linux, Mac OS X и Windows – включая Windows 8!
• Не требует внешнего питания.
• Умеет программировать со скоростью вплоть до 5kB/s
• Есть вариант (Switch 2) снижения скорость программирования – для процессоров с кварцем меньше 1,5 Мгц
• Обеспечивает напряжение для программирования (Switch 1) 5 вольт
• Указание работы программатора с помощью светодиода

Перед началом работы, стоит ознакомиться с последовательностью всех выполняемых действий, а именно:

1. Выбор схемы/рисунка печатной платы
2. Перенос рисунка печатной платы на фольгированный стеклотекстолит
3. Травление печатной платы в растворе хлорного железа
4. Сверление отверстий
5. Монтаж элементов (пайка)
6. Программирование Atmaga8 программатора
7. Подключение программатора к компьютеру
8. Установка драйверов – Windows XP, Windows 7
9. Выбор программы с поддержкой USBasp

Существует много версий USBasp программатора, но все они основаны на главной схеме, автором которой является Thomas Fischl . Прошивка микроконтроллера программатора также является его авторством.

Оригинальная схема программатора:

В данном случае за основу была выбрана оригинальная схема. Поскольку использование перемычек в оригинальной схеме не совсем удобно, было принято решение использовать DIP переключатели. Так же были изменены некоторые значения резисторов.
Более того, в оригинальной схеме линии TxD и RxD выведены на разъем ISP, хотя это не нужно (точнее не используются на практике).

Ниже приведена схема с внесенными изменениями:

Строительство USBasp программатора

Существует много версий печатной платы данного программатора, некоторые можно найти на официальном сайте USBasp. Однако, была сделана своя на основе выше представленной схемы.

К сожалению, из-за применения DIP переключателей, рисунок платы стал немного сложнее, что привело к применению 2 коротких перемычек, с целью чтобы печатная плата была по-прежнему односторонней.

Ниже результат печатной платы:

Как видно на рисунке, в программаторе не применялись SMD элементы. Пустое пространство на плате „залито” полем массы, главным образом для того, чтобы не вытравливать большое количество меди, а также снизить влияние помех на программатор.

Список элементов используемых в USBasp программаторе:

• R1: 10к
• R2: 180
• R3: 100
• R5, R6: 68
• R7: 2к2
• C1, C2: 22п
• C3: 10мк
• C4: 100н
• LED1: Красный светодиод на 20мА
• LED2: Зеленый светодиод на 20мА
• D2, D3: стабилитроны на 3,6В
• X1: Разъем USB, тип B
• SV1: Гнездо под разъем IDC-10
• Q1: Кварц 12МГц, корпус HC49-S
• SW1: Dip переключатель трехпозиционный
• IC1: Atmega8 (ПРИМЕЧАНИЕ: Не следует использовать микроконтроллер Atmega8 — PU из-за его ограничение максимальной тактовой частотой до 8 МГц!)

Перенос рисунка печатной платы USBasp программатора на стеклотекстолит выполнен с помощью метода ЛУТ (). Как это делать описывать не будем, поскольку данной информации в сети много.

Вкратце скажем, что сначала рисунок в масштабе 1:1 печатается на глянцевой бумаге, затем он накладывается на очищенную и обезжиренную медную сторону стеклотекстолита и фиксируется с помощью бумажного скотча. Далее бумажная сторона тщательно разглаживается утюгом на 3-ке. После все это дело вымачивается в воде и аккуратно очищается от бумаги.

Следующий этап – вытравливание платы в растворе хлорного железа. Во время травления желательно поддерживать температуру раствора не ниже 40 C, поэтому банку с раствором погружаем в горячую воду:

После завершения процесса травления необходимо удалить тонер ацетоном.

Остается теперь только просверлить отверстия. После завершения процесса изготовления платы можно приступать к пайке элементов USBasp программатора, начиная с перемычек.

Готовые к печати (в формате PDF) рисунок печатной платы находится в конце статьи. Вы также можете найти несколько вариантов на официальном сайте проекта.

Первый запуск USBasp программатора

Теперь, когда все детали спаяны, остается только «прошить» микроконтроллер Atmegę8 самого программатора. Для этого нужен отдельный программатор, это может быть, например, STK 200 (LPT порт), STK500 и т. д. LPT программатор подключается к USBasp через разъем IDC-10.

Обратите внимание, что распределение пинов в разъеме оригинального программатора (USBasp) находится справа, в то время как в версии, описываемой в этой статье – слева:

Распределение, показанное на рисунке справа, соответствует тем, которые применяет компания Atmel в своих оригинальных программаторах. Такое распределение уменьшает риск возникновения помех во время программирования в случае применения длинных проводов от программатора к контроллеру, так как каждая сигнальная линия экранирована массой, кроме MOSI.

На время программирования включите режим SELF путем переключения DIP переключателя № 3 в положение ON. Благодаря этому появляется возможность запрограммировать Atmega8. После завершения программирования, положение переключателя (3) должна быть переведено в состоянии OFF.

Последнюю версию прошивки можно скачать с официального сайта. Рекомендуем версию для Atmega8, которая находится в архиве: usbasp.2011-05-28.tar.gz.

Обратите внимание, чтобы перед программированием Atmega8 необходимо выставить фьюзы которые имеют следующие значения:

• # для Atmega8: HFUSE=0xC9 LFUSE=0xEF
• # для Atmega48: HFUSE=0xDD LFUSE=0xFF

В случае успешного программирования, подключаем программатор к USB разъему компьютера, при этом должен загореться красный светодиод, а компьютер должен оповестить об обнаружении нового оборудования.

Установка драйверов USBasp программатора

Способ установки драйверов программатора описан в отдельных статьях, там же имеются и сами драйвера. Ниже приведены прямые ссылки на эти статьи:

• Установка драйверов для программатора USBasp под Windows XP
• Установка драйверов для программатора USBasp Windows 7 x64/x86

Программы для работы программатора USBasp

Самой популярной программой, поддерживающей программатор USBasp, это консольная программа AVRdude. Так же существует множество производных программ, использование которых намного удобнее. Они представлены в статье Сравнение программ для поддержки программатора USBasp.

Данный программатор не нуждается в первичном программировании - протравил печатную плату, спаял и пользуйся. Автор данного устройства указан в конце статьи, а здесь приведу небольшую выдержку из руководства, чтоб было понятнее, о чём речь: правильный USB-программатор - вещь, фактически, универсальная. Его можно воткнуть в любой современный компьютер и без проблем перешить нужный микроконтроллер с любым объемом FLASH-памяти на довольно высокой скорости. Но ключевое слово здесь - "правильный", который нормально работает без настройки и танцев с бубном над ним сразу же после установки и монтажа деталей. Который не глючит при переходе от одного ПК к другому или смене ОС. Правильный - это такой, драйвера на который есть для любой современной широко используемой версии ОС, и эти дрова неглючные. Каждый определит еще с десяток критериев правильности для себя лично, но вышеперечисленные - основные, без соблюдения которых нормально работать с микроконтроллером невозможно будет в принципе.

В настоящее время в Интернете полно различных схем . Условно их можно разделить на две большие группы.

Первая группа включает в себя программаторы, построенные на основе микроконтроллеров (в частности, AVR). Собирал несколько штук программаторов от Prottoss’а (AVR910), себе и своим знакомым, а также несколько штук USBasp. Двое из знакомых, одаренных сиими дывайсами, в восторге. Удачно шьют камни в течение уже нескольких лет. У остальных (в частности - у меня лично) собранные программаторы особой радости не вызвали. Не говорю, что они плохие, просто вот так складывались обстоятельства: на одном компьютере работает, на другом нет. Или, проработав пару часов, оказывались невидимыми для софта, через который шьется камень. И много еще чего. Сразу оговорю - я не разбирался с прошивкой контроллеров, на которых данные программаторы собраны. Правда, перепробовал кучу программ-прошивальщиков, через которые данные программаторы, вроде как без проблем должны шить камни. Однако, результат в виде частых глюков меня не особо удовлетворил. Исключение составила только программа AVRDUDE в комплексе с графической оболочкой SinaProg, но о ней я узнал слишком поздно. Кстати, заметил такую тенденцию: чем древнее железо ПК, тем лучше работают данные программаторы. Ну и самый неприятный момент для тех, кто выбрал второй вариант знакомства с микроконтроллерами AVR - чтобы программатор заработал, нужно чем-то прошить входящий в его состав камень. То есть получается так: чтобы пользоваться программатором нужно сделать/найти программатор, чтобы прошить мозги этого программатора. Вот такой вот замкнутый круг.

И вторая группа USB-программаторов включает в себя решение на базе специализированной микросхемы FT232Rx. В свое время данная микросхема стала своего рода революцией. Мало того, что она без особых заморочек для разработчика преобразует USB в UART (и, наверное, 95% разработчиков используют ее именно в этих целях). Она еще умеет эмулировать полноценный COM-порт, причем состояние «второстепенных» линий (таких, как RTS, CTS, DTR и т.д.) можно задать/считать не из виртуального COM-порта, а напрямую через драйвер FTDI (разработчика FT232Rx). Таким образом, появилось новое, без необходимости первичной прошивки мозгов программатора, решение, для прошивки микроконтроллеров, причем, довольно быстрое.

Принципиальная схема программатора USB

Данная схема просто направляет сигналы MOSI, MISO, SCK и RESET, которые формируются на выводах DCD, DTR, RTS и DSR микросхемы DD1 (FT232RL) соответственно, на нужные выводы прошиваемого микроконтроллера (т.е., фактически является аналогом «древних» программаторов). Причем, делает это только в момент программирования камня, в остальные моменты времени программатор отключен от прошиваемой платы за счет 4-х буферных элементов микросхемы DD2 (74HC125D). Состояние линий MOSI, MISO, SCK и RESET устанавливается/считывается прошивающим софтом на компьютере. Передача данных между ПК и микросхемой FT232RL идет по шине USB (от которой еще и получает питание программатор).

Светодиод HL2 («PWR») сигнализирует о подаче на программатор напряжения питания с шины USB. Светодиод HL1 («PROG») индицирует процесс прошивки микроконтроллера (горит только во время прошивки). Вот, в принципе, и все описание собственно схемы электрической принципиальной. Единственное что хотелось бы отметить: во-первых, для подключения программатора к прошиваемой плате используется разъем IDC-10MR (XP2 «ISP»), распиновка которого совпадает с широко распространенной распиновкой разъема программатора
STK200/STK300:

XP2 "ISP" разъем для подключения устройства к программируемому микроконтроллеру

XP3 "MISC" разъем для использования дополнительных функций программатора

В общем микросхема FT232RL имеет довольно серьёзный потенциал для разработчика (например, линии шины CBUS можно использовать как обычные линии ввода-вывода микроконтроллера), поэтому неплохо бы иметь доступ ко всем ее выводам. Ну и доступ к напряжениям +5,0 В и +3,3 В тоже лишним никогда не будет. В приклеплении печатная плата и полное подробное описание. Разработка и мануал - [email protected] , испытание - SssaHeKkk .

Обсудить статью USB ПРОГРАММАТОР

В моём случае это абсолютный рекордсмен по скорости доставки - около 5 месяцев беспечного блуждания непонятно где. Несмотря на чудовищную задержку по времени, пакет я всё-таки получил, чему несказанно рад, не взирая на недочёты, о коих поведаю ниже. Поскольку у меня весьма плохая память, то нужно было объединить найденную полезную информацию где-то в одном месте в виде памятки, собирать её по крупицам в разных закоулках сети оказалось делом нетривиальным, поэтому оформлю всё это отдельным постом.
USB ISP - самый дешёвый программатор контроллеров AVR, что можно найти в продаже, брался для расширения кругозора и более углубленного изучения AVR.
Обзор в себя включает: описание программатора, как его подключить к чипу, настройку его работы в программах AvrDude Prog, Khazama, Atmel Studio 7, и не только это.

Конечно вместо него можно использовать Arduino UNO с прошитым в него скетчем ArduinoISP, но это не удобно, возня с проводами, особенно если UNO всего одна, отбивает энтузиазм. Проще было заиметь отдельно такой программатор, точнее два. По двум причинам:
1) Ещё перед покупкой уже из отзывов было понятно, что качество пайки этих устройств страдает, а некоторым ещё и с расколотыми стабилитронами они приходили. Решено было подстраховаться, заказав два.
2) Один программатор к тому же можно шить другим, переставив перемычку на ведомом устройстве.

Технические характеристики

Поддерживаемые ОС: Windows, MacOS, Linux
Процессор: Atmega8A
Интерфейс подключения к ПК: USB
Интерфейс программирования: ISP (внутрисхемное)
Напряжение программирования: 5В или 3.3В (в зависимости от положения перемычки JP2)
Частота программирования: 375кГц (по умолчанию) и 8кГц (при замкнутой перемычке JP3)
Поддерживаемые контроллеры: все AVR с интерфейсом SPI
Описание:

Список поддерживаемых микроконтроллеров

ATmega серия

ATmega8 ATmega48 ATmega88 ATmega168 ATmega328
ATmega103 ATmega128 ATmega1280 ATmega1281 ATmega16
ATmega161 ATmega162 ATmega163 ATmega164 ATmega169
ATmega2560 ATmega2561 ATmega32 ATmega324 ATmega329
ATmega3290 ATmega640 ATmega644 ATMEGA64 ATmega649
ATmega6490 ATmega8515 ATmega8535

Tiny серия

ATtiny12 ATtiny13 ATtiny15 ATtiny26 ATTINY25
ATtiny45 Attiny85 ATtiny2313

Серия Classic

AT90S1200 AT90S2313 AT90S2333 AT90S2343 AT90S4414
AT90S4433 AT90S4434 AT90S8515
AT90S8535

CAN серия

AT90CAN128

PWM серия

AT90PWM2 AT90PWM3

Внешний вид

Комплект поставки минимальный - программатор + шлейф без резинки. В моём случае в удвоенном количестве.

Культура исполнения и вправду хромает, мне в глаза сразу бросились криво припаянные гребёнки. Везде где только можно - имеются следы флюса, причём с окислами, по всей видимости, программаторы давно валялись на складе, а сборка их производилась с присущей китайцам быстротой.

Некоторые отверстия не целиком заполнены припоем

SMD-элементы тоже криво припаяны

Гребёнку чуть позже выровнял, уж больно неприятно на такую раскосую смотреть, элементы пропаял, а плату затем отмыл

Размеры платы несколько больше USB-TTL-конвертера на CP2102

Длина шлейфа около 30см, бытует мнение, что чем короче шлейф, тем лучше. Некоторые его специально укорачивают. Если заказать оригинальный USBASP - там комплектный шлейф уже 50см.

Органы управления на плате

На плате имеются три перемычки, задающие разные режимы работы программатора:

JP1 - замыкается в случае обновления прошивки самого программатора
JP2 - тройная перемычка, здесь выбирается, какое напряжение будет подаваться на прошиваемый микроконтроллер, либо 5В (левое положение) и 3.3В (правое положение)
JP3 - если её замкнуть, то программирование контроллера будет происходить с пониженной частотой, однако китайцы не стали сюда впаивать гребёнку, т.к. на данной прошивке она не требуется

Программатор, как можно заметить, построен на базе Atmega8 с кварцем на 12МГц. Самый правый верхний элемент, подписанный F1, с перевёрнутой цифрой 4 - самовосстанавливающийся предохранитель, защищает USB-порт ПК/ноутбука, если на прошиваемой плате вдруг произошло короткое замыкание. Под перемычкой JP2 находится LDO-стабилизатор 662К , понижающий напряжение с 5В до 3.3В, если перемычка установлена в правое положение.

Установка драйверов

Чтобы начать пользоваться программатором, необходимо сперва поставить на него драйвера. Вставляю любой программатор в USB-порт ПК, звучит сигнал о новом оборудовании, на самом девайсе горит светодиод, но автоматического поиска драйверов не происходит.

примечание. перед установкой драйвера необходимо отключить проверку цифровой подписи в Windows

1) Скачать , распаковать в удобное место.
2) Зайти в «Диспетчер устройств», например навести курсор на главную кнопку (Win10), нажать ПКМ и выбрать пункт «Диспетчер устройств».

3) В ветке «Другие устройства» можно увидеть неопознанное устройство USBASP с оранжевым треугольничком - > навести на него курсор, нажать ПКМ -> «Обновить драйверы...»

4) Указать путь до раннее распакованной папки с драйверами - «libusb_1.2.4.0», нажать «ОК»

5) «Всё равно установить этот драйвер»

6) Готово, теперь оранжевый треугольничек пропал, драйвера поставлены

Прошивка собрата

Мне уже было известно до этого, что китайцы продают эти программаторы с не самой свежей прошивкой. Решил сперва обновить прошивку на одном из них, а затем ради интереса сравнить оба программатора в работе. Для этого соединяю шлейфом оба устройства, на ведущем (который вставляю в USB-порт) никакие перемычки не трогаются, а на ведомом программаторе (на котором будем обновлять прошивку) я переставил перемычку с JP2 на JP1 :

Захожу в программу Khazama AVR Programmer, выбираю из выпадающего списка ATmega8 и сперва считаю Flash-память через пункт меню «Command» -> «Read FLASH to Buffer», чтобы cохранить китайскую заводскую прошивку у себя. На всякий случай.

При этом периодически будет выпадать такая ошибка, закрыв окно, программа продолжит работу.

Идёт считывание, которое завершается всплывающим окном об успешном считывании FLASH-памяти в буфер

Теперь нужно сохранить содержимое буфера: «File» -> «Save FLASH Buffer As...». Выбрать удобное место, куда старая прошивка сохранится, дать имя (я например её назвал firmware_1) и дописать расширение *.hex - если его не писать, то она сохранится как просто файл без расширения.

Скачиваю прошивку для программатора с странички, архив usbasp.2011-05-28.tar.gz (в этом же архиве есть драйвера для Windows, распаковываю содержимое в удобное место.
Тем временем в Khazama загружу скачанную прошивку в буфер. «File» -> «Load FLASH File to Buffer». Выбираю прошивку, где в названии написано atmega8, поскольку прошиваемый программатор на этом чипе.

Как видно, здесь три прошивки - для Atmega8, 48 и 88. В нашем случае Atmega 8 - её и выбираю.

Прошиваю. «Command» -> «Write FLASH File to Buffer». Снова возникает ошибка, но после идёт процесс, завершающийся успехом.

Поскольку в обычном понимании «запрограммировать» означает выставить 1, то при работе со фьюзами всё ровно наоборот, от чего возникает путаница и в этом случае можно по неосторожности заблокировать контроллер и прошить потом его будет уже нельзя. Программа Khazama AVR Programmer удобна просмотром фьюз-битов - там наглядно видно и расписано , какие из них установлены, а какие нет.

Находятся они по пути «Command» -> «Fuses and Lock Bits...», откроется окно:

Где по нажатии кнопки «Read All» считаются фьюз- и лок-биты, а пресловутая ошибка успеет вылезти аж 5 раз подряд. Ошибки сыпятся именно на заводской китайской прошивке. Но если вставить в USB-порт недавно прошитый программатор, прошивкой скаченной по ссылке выше, то этих ошибок вылазить уже не будет, однако баги вылезут в другом месте, но о них позже.

Связь с платой Pro Mini (Atmega 168, 3.3V/8MHz)

В этом случае выводы программатора соединяются с выводами платы Pro Mini, как проиллюстрировано на схематичном рисунке ниже. Перемычки не переставляются, т.е. остаётся в положении 5В.
Несмотря на то, что плата Pro Mini подписана как 3.3В, на 168-ю Атмегу можно подавать и 5В. Стабилизатор AMS1117 на 3.3В кстати вообще выпаян из платы.

AVRDUDE PROG 3.3
Консольная программа для прошивки микросхем, своего графического интерфейса не имеет, в стоке работает из командной строки, но энтузиастами было написано немало оболочек на неё, для удобства работы с ней. Одна из таких оболочек называется AVRDUDE PROG, созданная русскоязычными разработчиками. Эта оболочка, на мой взгляд удобна как раз для Flash-перепрошивки МК. После её запуска выбирается контроллер, в данном случае Atmega168 и тип программатора - USBasp. После чего можно заниматься записью/считыванием памяти. Что на заводской прошивке, что на новой - в обоих случаях никаких проблем с общением с Atmega168 не возникло. Прошил ради интереса ардуиновский стандартный blink-скетч, экспортированный в бинарный HEX-файл. Всё гладко.

Khazama AVR Programmer
Здесь достаточно выбрать микроконтроллер из выпадающего списка и можно уже работать с памятью/битами.
Однако если на самом программаторе установлена заводская прошивка, периодически будут сыпаться ошибки, о чём выше уже было упомянуто, на новой прошивке - данных ошибок уже нет.

Связь с контроллером ATtiny13A в корпусе SOIC8

Соединение согласно схеме ниже. Но тут всё немного интереснее.

Поскольку голый чип в SMD-корпусе SOIC8, в данном случае я поместил его в переходник SOIC8-DIP8 для удобства соединения с программатором в дальнейшем. Обзор на этот переходник можно почитать .

AVRDUDE PROG 3.3
Тут выбирается из списка одноимённый контроллер, программатор USBasp и, если программатор прошит заводской китайской прошивкой, то все операции проходят ровно и гладко. Однако стоит заменить программатор на другой, с обновлённой прошивкой, то при любой операции возникает ошибка.

Появляется она из-за того, что ни программа, ни программатор не могут автоматически перейти в режим медленного программирования, необходимый для ATtiny13. Но есть как минимум два выхода:
1) Железный: замкнуть перемычку JP3

2) Программный: отредактировать файл «programm.ini» в папке с программой AVRDUDE PROG 3.3


Внести туда четыре строчки кода и сохранить. (взято )
progisp=jtag2pdiportprog=COM1portenabled=1 progisp=Usbasp -B 3 portprog=usb portenabled=0

Примечание. Здесь применён ключ "-B", который и занимается переводом программатора на пониженную частоту программирования. Значение «3» - время в микросекундах

После этого снова запустить AVRDUDE PROG 3.3 и в выпадающем списке программаторов выбрать UsbaspSpeed. Теперь работа с ATtiny13 на программаторе с новой прошивкой будет уже без ошибок, а перемычку JP3 замыкать больше не потребуется в этом случае.

Khazama AVR Programmer
Выбирается контроллер из списка и почти та же ситуация.

Программатор с заводской прошивкой нормально работает с ATtiny13, если не считать постоянно появляющихся окон с ошибкой, о чём раннее уже рассказывал.
Но с программатором на новой прошивке уже появляется иная ошибка с невозможностью прочесть сигнатуру (цифровую подпись) контроллера.

Но стоит замкнуть перемычку JP3 , и можно спокойно работать

Или просто задать частоту работы из выпадающего списка по пути «Command» -> «Programm Options», я выставил частоту 187.5кГц.

Примечание. Частота программирования должна быть меньше тактовой частоты прошиваемой микросхемы не менее, чем в 4 раза. Но если посмотреть на считанные с ATtiny13 фьюзы, то на последней строчке Int.Rc.Osc. указано 9.6МГц.
Как минимум, у новичка возникнет вопрос - почему на выставленных в KHazame 1.5МГц - появляется та же ошибка? А также почему, если в AtmelStudio написать например код мигания светодиода с частотой раз в секунду и в макросе прописать:
#define f_cpu 9600000 то загрузив код на Attiny13, светодиод будет мигать очень медленно?
- посмотрим на предпоследнюю строчку, где Divide Clock by 8 Internally - это включенный предделитель частоты, который делит эти 9.6МГц на 8, и поэтому реальная частота чипа здесь - 1.2МГц. Поэтому при выборе частоты 187.5кГц или меньше, ошибки исчезают и можно работать нормально с контроллером.

Примечание 2. Способ с выбором частоты в KHazame по скорости работы в несколько раз выигрывает у метода с физическим замыканием перемычки JP3, потому как в последнем случае частота понижается до 8кГц.

Интеграция программатора в Atmel Studio 7

Atmel Studio - среда разработки от фирмы Atmel, но напрямую работать с USBASP, тем более китайским, она не может. Однако благодаря той же программе AVRDUDE, входящий в состав пакета AVRDUDE PROG 3.3, которая будет играть здесь роль посредника, можно соорудить «костыль», а уже в самой среде затем добавить возможность прошивать МК, подключенный через USBASP.

Сперва нужно запустить среду, предполагается, что некий код у нас уже написан и собран. В моём примере это простая мигалка светодиодом - Blink.

На верхней панели инструментов выбрать «Tools» - «External Tools...»

Откроется небольшое окно, нажать «Add»

В самом верхнем поле «Title:» ввести любое удобное название, я написал «Atmega168», т.к. та конфигурация, что приведу чуть ниже относится конкретно к этому контроллеру, и для любого другого контроллера она настраивается индивидуально.
В большом поле наверху, название инструмента будет автоматически продублировано.

Вторая строка, поле «Command:» - здесь нужно указать путь до файла «avrdude.exe», который находится в папке с вышерассмотренной программой

Третья строка, поле «Arguments:» необходимо ввести собственно саму конфигурацию

Конфигурация для Atmega168

P m168 -c usbasp -P usb -U flash:w:$(ProjectDir)Debug\$(TargetName).hex:a
-p - наименование контроллера
-с - какой программатор
-P - порт, через который будет заливаться прошивка
-U - какая операция с какой памятью будет производится (в данном случае запись во Flash)
Если нужно настроить для другого МК, то параметр «m168» нужно изменить на соответствующий контроллер, который будет прошиваться. Например «m8» для Atmega8 или «m328p», если Atmega328p. Параметры для других МК смотрите - также там найдёте описания ключей AVRDUDE.

Конфигурация для ATtiny13

После заполнения полей нажать «Apply» и «ОК». Окно закроется

Теперь, если снова кликнуть по «Tools», там появится только что созданный инструмент. И по нажатии по нему откомпилированный код будет автоматически прошит в контроллер.

Но эта операция происходит в два клика, что не очень удобно. Надо вынести этот инструмент на главную панель инструментов, чтобы он был всегда на виду.
Для этого нужно снова зайти в «Tools», затем кликнуть по пункту «Customize...»
Откроется следующее окно:

Перейти во вкладку «Commands» - нажать кнопку «Add Command...»

Ещё одно окно появится. В нём - в левой колонке выбрать «Tools», а в правой колонке выделить «External Command 1». Нажать «OK»

«External Command 1» окажется наверху списка, и, обратите внимание на саму панель инструментов - в интерфейсе появился пункт «Atmega168».

Но как мне кажется, место ему отведено не совсем удачное, желательно его сдвинуть вправо, для этого нажимается кнопка «Move Down» (одно нажатие = сдвиг на одну позицию вправо). После этого можно закрывать окно по кнопке «Close» и шить чип прямо из студии в один клик через обозреваемый программатор.

При перепрошивке чипа таким методом, на секунду появляется консольное окно AVRDUDE. Но может возникнуть необходимость как-то сохранить этот лог для дальнейшего его просмотра - тогда в окне «External tools» нужно поставить галку на «Use Output window».

И теперь лог будет отображаться в окне вывода, что внизу программы ATmel Studio 7. Данная галка может задаваться отдельно для каждого добавленного в «External tools» контроллера.

Дополнение по фьюзам программатора

Из документа READMI, идущего в комплекте с драйверами и прошивкой для USBASP, позже выяснилось, что разработчик рекомендует выставить определённую конфигурацию фьюз-битов, определяющих работу внешнего резонатора.
Минусом khazam"ы является то, что в окне со фьюзами не отображаются HEX-значения выставленных битов. Это уже можно посмотреть в AVRDUDE PROG. Заводские фьюзы, выставленные китайцами, выглядят так (обязательно поставить точку «инверсные» - выделил синим прямоугольником ):

Это нужно снять две галки с «BODEN» и «SUT1» (выделено красным овалом),
поставить две галки на «CKOPT» и «SUT0» (выделено зелёным прямоугольником),
справа в колонке при этом будут отображаться HEX-значения изменённых битов (выделено жирным красным прямоугольником): Lock Byte: 3F , Fuse High Byte: C9 , Fuse Low Byte: EF .

Если всё сходится, можно нажимать «программирование»

ВНИМАНИЕ. Злой фьюз-бит RSTDISBL - не трогать ни в коем случае, иначе его установка заблокирует контроллер и прошить потом через USBASP его уже будет нельзя.

_____________________________________

Выводы

Опробовано, работает. Если khazam не планируется использовать, то в обновлении прошивки для программатора - смысла нет, благо и так прекрасно работает, причём в случае с ATtiny13 никаких правок и перемычек вносить не требуется. Последняя прошивка - почему-то оказалась более капризна в этом плане. Единственное, после получения, плату надо пропаять и отмыть.

Список ссылок