роботы
робототехника
микроконтроллеры
Главная
Новости
Спорт
Шаг за шагом
Статьи
Wiki
Форум
Downloads
Ссылки
Контакты
 

"Прошиваем" микроконтроллеры. Часть 1. Знакомство.

Микроконтроллер относится к программируемому типу микросхем, на основе которого можно собрать схему какого либо автоматического устройства. Такое устройство может представлять собой простейшую схему с мигающим светодиодом, или автомат, выполняющий сложные вычисления и управляющий другими устройствами. Основной элемент в обоих случаях может быть одним и тем же микроконтроллером, разница будет состоять лишь в записанной в него программе.
Доступность микроконтроллеров и простота составления своих собственных программ для них, делает микроконтроллеры очень заманчивым для сборки разнообразнейших схем. Раньше, для изменения функций устройства, построенного на обычных логических микросхемах, требовалось изменять саму схему, выпаивать и впаивать детали, а теперь конструкцию на микроконтроллере обычно достаточно лишь перепрограммировать. Отчасти как раз из-за этой простоты изменения функций, микроконтроллеры быстро вытеснили устройства, построенных на множестве логических элементах.
Программы для микроконтроллеров могут быть написанны на различных языках программирования с использованием специальных компьютерных программ. Написанная и преобразованная (откомпилированная) программа переносится в микроконтроллер с помощью программатора.
Программатором называют электронное устройство, к которому подключается микроконтроллер, а так же программатор - это компьютерная программа, управляющая процессом переноса подготовленной программы из компьютера в микроконтроллер.
Конструкцию с микроконтроллером, в который прошивается прошивка, называют целевой конструкцией или целевой схемой.

Прошивка ("прожиг") - (глагол) процесс переноса программы в электронное устройство.
Прошивка - (существительное) подготовленная программа для электронного устройства.

Определить, какое именно значение слов "программатор" или "прошивка" употребляется, можно обычно из контекста. Далее мы убедимся, что это не так сложно.

Большинство программ-программаторов могут быть настроены для работы с разными схемами программаторов-адаптеров. Программатор-адаптер подключается к компьютеру через какой либо порт ввода-вывода. В настоящее время существуют три наиболее распространённых возможности подключения программатора к компьютеру по какому либо порту:

  • LPT
  • COM
  • USB

В течении последних лет параллельный порт принтера LPT и последовательный COM-порт были вытеснены USB-портом. Тем не менее всё ещё имеются в продаже отдельные платы расширения для LPT- и/или COM-порта. Такие карты ("мультипортовки") можно дополнительно установить в уже имеюшийся компьютер, но дополнить ноутбук COM- или LPT-портом нельзя или крайне сложно.


Рис. 1. USB-COM адаптер.

Вместе с тем практически на всех современных компьютерах и ноутбуках имеется хотя бы один USB-порт, а так же распространены недорогие адаптеры USB-COM, которые позволяют создавать на компьютере с USB-портом недостающий COM-порт.

Часто схемы программаторов для USB-порта достаточно сложны для повторения начинающими электронщиками, и нередко содержат микроконтроллер, который тоже необходимо сначала каким то образом прошить, можно посоветовать несложную схему программатора, подключаемого к компьютеру на COM-порт или на USB через адаптер USB-COM. Через существующие адаптеры USB-LPT прошить микроконтроллер не удасться, так как эти адаптеры "эмулируют" не LPT порт, а лишь управляют работой с принтером.
Нужно предупредить, что программа в микроконтроллер через USB-COM-адаптер загружается в десятки раз дольше, чем через "нормальный" COM-порт и с этим придётся мириться.

Пожалуй, большинство начинающих выбирает восьмибитные AVR-микроконтроллеры RISC архитектуры фирмы ATMEL из-за их гибкости, хорошо описанных примеров применения и невысокой цены. Эти микроконтроллеры, как и множество других, могут быть запрограммированны через ISP-интерфейс.

ISP (In System Programming) – интерфейс внутрисхемного программирования, позволяет программировать контроллер не отсоединяя от остальной схемы.

ISP-интерфейс состоит из пяти проводников: MOSI, MISO, SCK, RESET и GND. Подключение ISP-программатора позволяет программировать микроконтроллеры, (в большинстве случаев) не извлекая сам микроконтроллер из схемы.

Среди радиолюбителей распространнено много схем-программаторов для последовательного COM-порта. Многие из них собраны на нескольких транзисторах и стабилитронах, и даже на нескольких резисторах. Достоинством таких схем является их простота, но они имеют и важный недостаток. Дело в том, что стандат RS-232 допускает отклонения уровней напряжения на выводах COM-порта, причём эти отклонения у разных производителей компьютеров могут сильно меняться, всё же оставаясь при этом в разрешённых пределах. Поэтому такая простая схема, работающая на одном компьютере, может работать с перебоями на другом или не работать совсем. Очень неудобно и то, что программатор, собранный по простейшей схеме, необходимо каждый раз подключать и отключать от целевой конструкции на время сеанса прошивки.

Вышеперечисленных недостатков лишина схема на Рис. 2. Это программатор для последовательного COM-порта всего на двух распространённых микросхемах: микросхемы RS232-драйвера MAX232 (или аналога) и логической микросхемы 74LS240 (отечественный аналог К555АП3).
Микросхема MAX232 представляет собой широкораспространённый четырёхканальный драйвер (преобразователь уровня) интерфейса RS-232 (примерно от минус 12 до плюс 12 вольт) к уровням CMOS/TTL (уровень 5-вольтовой логики). Микросхема 74LS240 является сдвоенным инвертирующим буфером четырёх линий с разрешением выхода.


Рис. 2. Схема myPROGGER.


Программатор, собранный по этой схеме обладает следующими достоинствами:

  • благодаря MAX232 происходит гарантированное преобразование уровней сигналов
  • программатор не требуется отключать от схемы после прошивки
  • в схему программатора можно легко внести модификации, которые будут полезными в дальнейшем
  • эту схему можно использовать как при работе через COM-порт, так и через переходник USB-COM
  • с этой схемой работают многие программы-программаторы (например, avrdude и PonyProg200).


Для начинающих электронщиков эта схема может показаться сложной, но с этим мы постараемся справиться в следующей части статьи.

Перейти далее: "Прошиваем" микроконтроллеры. Часть 2. "MyPROGGER".

Смелых и Удачных Экспериментов!!!

Дополнения и файлы:

Автор: nest

Размещение этой статьи на других сайтах как полностью, так и частично разрешено только после согласования с администрацией myROBOT.RU

Мой робот Wiki

Открытое информационное пространство по робототехнике, электронике, программированию микроконтроллеров, в рамках которого любой участник может добавлять или редактировать материалы сайта.

  1. Проекты
  2. Статьи
  3. Библиотека кодов
  4. Компоненты
  5. Эксперименты
  6. Советы и хитрости