Usb программатор своими руками на микроконтроллере atmega8. схема

Рекомундуемая модель программатора для микроконтроллеров AVR

Если Вам необходимо просто загружать микроконтроллеры AVR внутрисхемно через последовательный интерфейс, то Вам подойдет любой программатор ChipStar. Для программирования микроконтроллеров AVR в панельке программатора в разных корпусах могут понадобиться универсальные адаптеры-переходники с корпуса DIP на необходимый корпус.

При выборе модели программатора можно ориентироваться на следующее:

• ChipStar-Lynx — программирует 60% всех микросхем AVR во всех вариантах корпусов
  (большей частью не поддерживаются корпуса TQFP).
• ChipStar-Mercury и все остальные модели программаторов — программируют все микросхемы AVR во всех вариантах корпусов.

Техническое описание

Для упрощения печатной платы можно исключить из схемы элементы индикации. На работоспособности прибора это никак не отразится, ведь они нужны исключительно для наглядности, чтобы пользователь видел, в каком режиме находится USB-программатор PIC. Однако эту же информацию можно увидеть и на мониторе персонального компьютера (с помощью программного обеспечения «WinPic800» версий 3.55 B или 3.55 G). Итак, опишем облегченную версию устройства. Сигнальные выводы Vpp1 и Vpp2 предназначены для микроконтроллеров с различным типом корпусов (разное количество выводов). Вывод Vpp/ICSP нужен для внутрисхемного программирования. Оставшиеся выводы типовые. Схему данного программатора можно развести на односторонней печатной плате. Адаптер, используемый для этого устройства, является универсальным, его можно подключать к другим программаторам PIC-микроконтроллеров.

Подробное описание

Дополнительно система может быть использована в качестве ISP-программатора для задач прикладного программирования. Для упрощения отладки схемы доступны все порты микроконтроллера. Используя интегрированную среду разработки AVR Studio (начиная с версии 3.2 или выше), ATSTK500 обеспечивает разработку в режимах симуляции и эмуляции (используя внутрисхемный эмулятор ATJTAGICE2), а также внутрисхемное программирование AVR-микроконтроллера.

Отличительные особенности:

• работа совместно с AVR Studio;
• последовательное внутрисистемное программирование;
• последовательное внутрисистемное программирование во внешних системах;
• параллельное и последовательное программирование с повышенным напряжением;
• панельки для DIP корпусов;
• все порты ввода-вывода доступны через выводы разъема;
• драйвер и разъем RS-232 для программирования и контроля;
• драйвер и разъем RS-232 для нужд пользователя;
• встроенная Flash-память 2 МБит для хранения данных;
• разъемы расширения для подключения дополнительных модулей;
• кнопка СБРОС;
• кнопка ПРОГРАММИРОВАНИЕ;
• светодиодный индикатор ПИТАНИЕ;
• светодиодный индикатор СТАТУС;
• 8 кнопок для нужд пользователя;
• 8 светодиодов для нужд пользователя;
• разъем для подключения внутрисхемного JTAG эмулятора ATJTAGICE2;
• разъем для внешнего кварцевого резонатора;
• встроенные стабилизаторы напряжения.

Основные параметры:

Комплектация:

1. плата ATSTK500;
2. кабели последовательного порта, питания и для коммутаций;
3. CD с AVR Studio 4;
4. адаптерная плата для подключения JTAG эмулятора ATJTAGICE2;
5. образец ATMEGA8515.

Требуется внешний сетевой источник питания +12 В 0.5 А (приобретается отдельно).

Features

• HVSP allows using RESET pin for I/O, which is especially beneficial on 8 and 14 pin devices.
• Simple hardware which can be built on a single sided PCB. No special USB chips are needed.
• Compatible to Atmel’s STK500 with built-in USB to Serial converter.
• Adjustable ISP clock allows flashing of devices clocked at very low rate, e.g. 32 kHz.
• ISP clock can be lowered with a jumper (if the programmer software does not support setting the ISP clock).
• Second USB to Serial converter for processing debug output from the target.
• HVSP connector compatible with HVProg, another STK500 compatible programmer (see www.der-hammer.info/hvprog/index_en.htm).
• Uses USB power supply, no external supply required.
• Firmware can be compiled to run on metaboard hardware and USBasp hardware.
• Open Source (including firmware and schematics).

Загрузка прошивки

В этом уроке мы рассмотрим загрузку прошивки в ардуино через внешние “программаторы”. Давайте вспомним, о чем уже говорили в одном из первых уроков: загрузка прошивки в Arduino возможна двумя способами:

• “Напрямую” во flash память микроконтроллера при помощи ISP (In System Programming) внутрисистемного программатора.
• При помощи загрузчика (bootloader), который живёт в начале flash памяти МК, принимает программный код по протоколу TTL (UART) и записывает его во flash память.

Загрузчик (bootloader)

Загрузчик живёт в самом начале Flash памяти МК и позволяет записывать прошивку, отправляемую через UART. Загрузчик стартует при подаче питания на МК, ждёт некоторое время (вдруг кто-то начнёт слать код прошивки по UART), затем передаёт управление основной программе. И так происходит каждый каждый раз при старте МК.

• Загрузчик позволяет прошивать МК через UART;
• Загрузчик замедляет запуск МК, т.к. при каждом запуске ждёт некоторое время для потенциальной загрузки прошивки;
• Загрузчик занимает место во Flash памяти. Стандартный старый для Arduino NANO занимает около 2 кБ, что весьма существенно!

Лок-биты (Pro)

Лок-биты (lock-bits) позволяют управлять доступом к памяти микроконтроллера, что обычно используется для защиты устройства от копирования. Лок-биты собраны опять же в конфигурационный лок-байт, который содержит: BOOTLOCK01, BOOTLOCK02, BOOTLOCK11, BOOTLOCK12, LOCKBIT1, LOCKBIT2 (для ATmega328). Калькулятор лок-битов можно использовать этот.

BOOTLOCK биты позволяют запретить самому МК запись (самопрограммирование) во flash память (область программы и область загрузчика)

А вот локбиты LOCKBIT позволяют запретить запись и чтение flash и EEPROM памяти извне, при помощи программатора, т.е. полностью защитить прошивку от скачивания и копирования:

Таким образом включив LOCKBIT1 (лок-байт будет 0x3E) мы запретим внешнюю запись во Flash и EEPROM память, т.е. при помощи ISP программатора, а включив LOCKBIT1 и LOCKBIT2 (лок-байт: 0x3C) полностью заблокируем заодно и чтение данных из памяти микроконтроллера. Повторюсь, всё описанное выше относится к ATmega328p, для других моделей МК читайте в соответствующих даташитах.

Подключаем питание

Arduino мы не используем, поэтому обо всем нам придется думать самостоятельно. И первое, с чем необходимо разобраться — питание. Мы будем использовать преобразователь L7805, обладающей следующими характеристиками:

• Выходной ток до 1.5 А
• Выходное напряжение — ровные 5 В
• Защита от перегрева
• Защита от короткого замыкания

Помимо самого преобразователя, мы видим еще 2 конденсатора — входной С_i и выходной С_o. Входной конденсатор необходим для того, чтобы сгладить пульсации на входе в случае удаленности L7805 от источника. В нашем случае длина соединительных проводов не будет превышать 15 см, поэтому входного конденсатора у нас не будет. Зато будет выходной, поскольку мы хотим «кормить» наш контроллер стабильным питанием.

Release Notes

Release 2012-12-08

• Fixed interrupt vector name for ATMega48/88/168 for USART Rx.
• Turn on green LED on first USB packet.
• Added some delays in hvspExecute() to conform to datasheet.
• Fixed two bugs in ispProgramMemory() which affected completion polling.
• Improved UART Rx interrupt so that global interrupts are not disabled for an extended period of time.
• Updated to newest version of v-usb.
• Modernized code for current avr-gcc.
• Added patch from Sjors Hettinga to avrdebug. This patch adds HID support for Windows in avrdebug-hid.exe.

Release 2008-11-27

• Fixed report ID for debug data HID interface. This interface is not yet in use because no host side driver has been written.
• Fixed interface detection for Metaboard/USBasp hardware.
• Don’t configure Timer 1 for USBasp hardware.

Release 2008-04-26

• Assigned a serial number. This should help to assign a consistent COM device regardless of the USB port used.
• Improved ISP speed.
• This version can be compiled for metaboard and USBasp hardware

Release 2007-12-01

• Fixed a serious bug in ISP mode! Reading fuse values and similar commands with avrdude could have unpredictable results on the chip, including chip erase etc. Please upgrade to this version!
• Fixed HVSP mode for ATTiny24, 44 and 84 in circuit: Pins 11, 12 and 13 of the programming socket must be connected to GND.
• HVSP mode is now tested with ATTiny11, 12, 13, 44 and 85.

Release 2007-08-07

• Transmit high address bits for devices with more than 64 kB of Flash.
• The command line tool «avrdebug» accepts keyboard input now which is sent to the target device over the serial interface.
• The «avrdebug» tool checks for both modes now: CDC and HID.

Release 2007-02-01

• Fixed bug in ISP value polling. Value polling is used when programming older devices such as the AT90S8515.
• Always round timer delay values up, never down.

Release 2006-09-12

• Added compatibility macros to allow ATMega88 instead of ATMega8.
• Ignore synchLoops parameter in ISP mode since avrdude sometimes sends 0.
• Changed default ISP clock speed to 2 (instead of fastest).

More Information

More information about the project and all the sources for hardware, software and firmware can be found in the download below.

Note: Implementing a USB CDC device with V-USB violates some aspects of USB 1.1. CDC-Mode may therefore fail or be unreliable on some operating systems or computer hardware. Please look at the compatibility list included in the AVR-CDC project or test a simplified prototype on breadboard with your computer if you want to use CDC mode.

We recommend that you use AVR-Doper in HID mode instead, which has no such problem. This mode is supported by avrdude. More information about interface modes and their relative advantages can be found in the project description.

Release Notes

Release 2012-12-08

• Fixed interrupt vector name for ATMega48/88/168 for USART Rx.
• Turn on green LED on first USB packet.
• Added some delays in hvspExecute() to conform to datasheet.
• Fixed two bugs in ispProgramMemory() which affected completion polling.
• Improved UART Rx interrupt so that global interrupts are not disabled for an extended period of time.
• Updated to newest version of v-usb.
• Modernized code for current avr-gcc.
• Added patch from Sjors Hettinga to avrdebug. This patch adds HID support for Windows in avrdebug-hid.exe.

Release 2008-11-27

• Fixed report ID for debug data HID interface. This interface is not yet in use because no host side driver has been written.
• Fixed interface detection for Metaboard/USBasp hardware.
• Don’t configure Timer 1 for USBasp hardware.

Release 2008-04-26

• Assigned a serial number. This should help to assign a consistent COM device regardless of the USB port used.
• Improved ISP speed.
• This version can be compiled for metaboard and USBasp hardware

Release 2007-12-01

• Fixed a serious bug in ISP mode! Reading fuse values and similar commands with avrdude could have unpredictable results on the chip, including chip erase etc. Please upgrade to this version!
• Fixed HVSP mode for ATTiny24, 44 and 84 in circuit: Pins 11, 12 and 13 of the programming socket must be connected to GND.
• HVSP mode is now tested with ATTiny11, 12, 13, 44 and 85.

Release 2007-08-07

• Transmit high address bits for devices with more than 64 kB of Flash.
• The command line tool «avrdebug» accepts keyboard input now which is sent to the target device over the serial interface.
• The «avrdebug» tool checks for both modes now: CDC and HID.

Release 2007-02-01

• Fixed bug in ISP value polling. Value polling is used when programming older devices such as the AT90S8515.
• Always round timer delay values up, never down.

Release 2006-09-12

• Added compatibility macros to allow ATMega88 instead of ATMega8.
• Ignore synchLoops parameter in ISP mode since avrdude sometimes sends 0.
• Changed default ISP clock speed to 2 (instead of fastest).

Features

• HVSP allows using RESET pin for I/O, which is especially beneficial on 8 and 14 pin devices.
• Simple hardware which can be built on a single sided PCB. No special USB chips are needed.
• Compatible to Atmel’s STK500 with built-in USB to Serial converter.
• Adjustable ISP clock allows flashing of devices clocked at very low rate, e.g. 32 kHz.
• ISP clock can be lowered with a jumper (if the programmer software does not support setting the ISP clock).
• Second USB to Serial converter for processing debug output from the target.
• HVSP connector compatible with HVProg, another STK500 compatible programmer (see www.der-hammer.info/hvprog/index_en.htm).
• Uses USB power supply, no external supply required.
• Firmware can be compiled to run on metaboard hardware and USBasp hardware.
• Open Source (including firmware and schematics).

Программирование Atmega8 через LPT-порт компьютера

Самый быстрый и дешевый способ запрограммировать Atmega8 –  применить LPT-программатор для AVR. Подобная схема приведена ниже.

Питание микроконтроллера осуществляется от простого стабилизатора напряжения 78L05. В качестве оболочки для программирования можно использовать программу UniProf.

При первом включении программы и при не подключенном контроллере, нажав кнопку «LPTpins», необходимо настроит выводы LPT-порта следующим образом:

В момент запуска UniProf, она автоматом определяет вид микроконтроллера. Загружаем в память UniProf прошивку Atmega8_USB_prog.hex, отклоняем подключение файла EEPROM.

Выставляем следующим образом фьюзы (для программы UniProF), нажав кнопку «FUSE»:

Для запоминания установок нажимаем все три кнопки «Write». Затем нажав на «Erase» предварительно очищаем память прошиваемого микроконтроллера. После этого уже жмем на «Prog» и дожидаемся завершения прошивки.

Общая информация

Для практического использования микроконтроллеров пользователю требуется недорогой и доступный инструментарий. Существует множество технических решений таких устройств и аматорских, и промышленного исполнения. В этой статье мы рассмотрим, как можно сделать программатор своими руками. Такие приборы изготавливаются под конкретные виды и типы микроконтроллеров, универсальных устройств не существует. Есть простые решения, позволяющие собрать программатор своими руками буквально «на колене» (например, программатор Громова), и более сложные, требующие дорогостоящего оборудования для изготовления и настройки устройства. Мы рассмотрим практическую сборку несложного прибора, который называется «GTP-USB» или «GrabadorTodoPic-USB». Собирать такой программатор своими руками начинающим радиолюбителям будет непросто, поскольку для конструирования подобного рода устройств требуется практический опыт.

AvrUsb500v2 — an open source Atmel AVR Programmer, stk500 V2 compatible, with USB interface

Abstract:

This is a re-design of the popular avrusb500 programmer. The
second version of avrusb500: avrusb500v2. When I started to
develop the original avrusb500 during spring 2005 I had a
modern programmer in mind. It should have a USB interface but
have no «chicken and egg problem». That is: you should be able
to build it from scratch without the need of another programmer
to load the initial firmware. It should also be device
independent. That is: should be possible to program current and
future AVR microcontrollers without the need
to modify the programmer for every new chip. The result was
avrusb500.
The new avrusb500v2 has all the functionallity of the previous version
and contains a number of new features based on suggestions from
readers and customers:

• The led indicates now if the programmer is correctly
  connected to the target. This is a very useful feature as it
  is often not so obvious which way round the connector should
  fit onto the target board.
• A 1MHz emergency clock signal is provided. This can be
  used to recover a chip which was accidentally
  programmed with the wrong fuses.

Explanation: Atmel calls their configuration bits
«Fuses». They have however nothing in common with traditional
fuses. They are bit patterns which can be used to configure the
startup behavior of the microcontroller similar to the BIOS
in a PC. They can be modified as needed at any time (they don’t
burn like a real fuse) but within limits: If you accidentally
program the AVR fuses for an external crystal but the hardware
does not have such a crystal or the wrong crystal type then
your hardware will be «dead». It is possible to recover such
«dead» hardware by connecting the 1MHz clock output to the
XTAL1 pin of the AVR and then re-program the fuses to the
correct value.

Основные параметры AVR

Обладая широким модельным рядом, продукция компании ATMEL способна послужить многим целям, особенно если правильно подобрать технические свойства будущего контроллера

Для прошивки любого чипа важно, чтобы программатор был способен корректно считать его содержимое перед заливкой нового firmware, а значит, они должны быть полностью совместимы. Типовые микросхемы семейства имеют такие параметры:

• объём флеш-памяти — от 4 до 32 килобайт;
• оперативная память — от 512 байт до 2 килобайт;
• размер прошивки в модуле EEPROM — от 256 до 1024 байт;
• напряжение питания — от 1,8 до 5,5 вольт.

Любая микросхема может быть впаяна на плату двумя разными способами:

• сквозным, когда ножки запаиваются с обратной стороны;
• планарным — с ножками-выводами, находящимися на той же площадке, что и корпус.

Для работы с такими деталями применяются разные устройства. В первом случае достаточно паяльника, а во втором придётся добавить термовоздушный фен. Количество и назначение ножек у микросхемы обусловлено её назначением

Крайне важно на подготовленной к её монтажу плате расположить все дорожки правильно и в соответствии со схемой, так как неправильное заземление или выход на питание могут вывести из строя всю конструкцию после первого же включения. Геометрическая форма — самый последний фактор в выборе детали, он подбирается уже тогда, когда дорожки разведены, вытравлены и готовы к монтажу

Условия, в которых может работать такая микросхема, довольно разнообразны, что идёт на пользу её многозадачности. Температуры, при которых она гарантированно будет функционировать, лежат в промежутке от 55 градусов мороза до 125 тепла. Хранить же её можно при более широком диапазоне. Кристалл микросхемы термоустойчив, поэтому в правильно собранной плате не будет перегреваться выше паспортных данных.

Download

Derived Work

• www.rototron.info: This is a simplified version without the High Voltage Serial Programming part.
• hobbyelektronik.org (German description only): A somewhat smaller PCB for AVR-Doper.
• www.kreuzholen.de: This version omits the High Voltage Serial Programming part, but adds ESD protection and has a PCB which fits well into a commercial case. This site also offers an alternative debug terminal which utilizes AVR-Doper’s built-in serial interface.
• www.z-v.si: This is an alternative to the board above, but with a single sided PCB.
• Opto-Isolated AVR-Doper: This is an ISP-only version with opto-isolation between host and target.
• AVR tiny Doper SE: This is a German construction manual for a tiny version with full set of features.

Связанные материалы

Windows 10 и программаторы на базе AVR910 Prottos…
Я он-лайн геймер, поэтому недавно пришлось на моём компьютере обновить ОС с MS Windows 8.1 до MS…

Программатор для ATMEL AVR-910 по USB…
Представлю Вам мой вариант печатной платы для сборки такого программатора. Детали, кроме самого МК,…

Итоги народного голосования по статьям июля 2011…
1 место — гражданин swap, 404 поинта от 84 проголосовавших. Статья «Промдизайн на службе…

Итоги голосования по статьям июня 2011…
Подведены итоги конкурса читательских симпатий за июнь 2011г. От имени сограждан-датагорцев хочу…

Программатор PIC-микроконтроллеров PICkit-2 Сlone…
Как я уже упомянул в предыдущей статье «Сделай сам универсальный блок управления для дневных…

Миниатюрный полный USB-RS232 адаптер на CP-2102 для подключения микроконтроллера к компьютеру по USB…
В продолжение к теме «Программатор AVR910», про маленькое устройство, хочу предоставить вашему…

Программирование микроконтроллеров ATmega…
Хеллоу ВСЕМ!!! Итак, как я и обещал, расскажу как залить программу в МК. Для этого нам понадобится…

Грызем микроконтроллеры. Урок заключительный. Прошивка….
Ну вот, писать программы для микроконтроллеров мы научились. Работоспособность прошивки тоже…

Стабилизатор напряжения сети 1,8 кВт на PIC12F675…
В последнее время мощности бытовых нагрузок возросли: появились фены, обогреватели, утюги, СВЧ печи…

Награды выдающимся датагорцам 2010!…
Уважаемые награжденные! Все призы, не востребованные в течении января 2011г, будут отозваны и…

Пробник электромонтера и автоэлектрика…
Предлагаю вашему вниманию небольшой пробничек, который можно собрать за пол часа. Он позволяет…

Программатор для микросхем памяти AT24C02 — AT24C512. Считываем и записываем данные!…
Как-то при ремонте откатных ворот итальянской фирмы LIFE понадобилось сделать копию микросхемы…

Benefits over Alternative Solutions

Why not choose a microcontroller with built-in USB hardware? There are several of these available (see http://janaxelson.com). Or combine the microcontroller of your choice with a USB chip?

Advantages over Microcontrollers with USB Hardware

• Standard AVR controllers are usually easier to obtain.
• Most of the controllers with USB support are only available in SMD, which is almost impossible to handle for hobbyists.
• V-USB comes with a free shared Vendor- / Product-ID pair.
• A good free ANSI-C compiler (GNU gcc) and a free development system for Windows (WinAVR) are available for AVR.
• AVR controllers are faster than most of the controllers with integrated USB and cost less.
• Stand-alone operation: Some of the USB controllers download their firmware from the host computer into RAM. They don’t work without connection to the host.
• AVR controllers have on-chip EEPROM.

Advantages over separate USB Peripheral

• No additional cost.
• No additional hardware complexity: simpler PCB, less failures.
• More freedom in the choice of USB descriptors.
• V-USB comes with a free shared Vendor- / Product-ID pair.
• Little hardware resources used: only two to three I/O pins.
• USB chips are often hard to obtain.

Advantages over other Firmware-Only Implementations

A similar driver for the AVR series of microcontrollers is available from Igor Češko. Our USB driver has the following advantages over Igor’s driver:

• All customizable code written in ANSI-C and thus easier to maintain.
• Modular concept: easier to integrate into existing designs.
• Slightly smaller code size in spite of high level language modules.
• Faster: All encoding/decoding (USB requires NRZI coding and bit stuffing) is done in real-time, not in the main loop after storing away the raw data stream.
• More endpoints, USB descriptors can be better customized.
• V-USB comes with a free shared Vendor- / Product-ID pair.
• The level of standards conformance is documented (description of limitations and potential problems).
• Licensed under the terms of the GNU General Public License or alternatively under a commercial license.

Dick Streefland has stripped down an older version of V-USB to the basics. His code is easier to read and understand, but lacks some of the features found in V-USB:

• V-USB supports up to 4 endpoints. This allows implementing devices conforming to the HID or CDC device class.
• V-USB passes the tests in usb.org’s test utility.
• V-USB supports many different clock rates, some even with the internal RC oscillator.

Download