/Modules/AVR/ATprogISPUSB02A/DOC/HTML/ATprogISPUSB02A.cs.html
0,0 → 1,695
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd">
<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8">
<title> ATprogISPUSB02A </title>
<meta name="keywords" content="stavebnice MLAB USB ISP programátor ATMEL AVR">
<meta name="description" content="Projekt MLAB, USB ISP programátor pro procesory ATMEL AVR">
<!-- AUTOINCLUDE START "Page/Head.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
<link rel="StyleSheet" href="../../../../../Web/CSS/MLAB.css" type="text/css" title="MLAB základní styl">
<link rel="StyleSheet" href="../../../../../Web/CSS/MLAB_Print.css" type="text/css" media="print">
<link rel="shortcut icon" type="image/x-icon" href="../../../../../Web/PIC/MLAB.ico">
<script type="text/javascript" src="../../../../../Web/JS/MLAB_Menu.js"></script>
<!-- AUTOINCLUDE END -->
</head>
 
<body lang="cs">
 
<!-- AUTOINCLUDE START "Page/Header.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
<!-- ============== HLAVICKA ============== -->
<div class="Header">
<script type="text/javascript">
<!--
SetRelativePath("../../../../../");
DrawHeader();
// -->
</script>
<noscript>
<p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p>
</noscript>
</div>
<!-- AUTOINCLUDE END -->
 
<!-- AUTOINCLUDE START "Page/Menu.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
<!-- ============== MENU ============== -->
<div class="Menu">
<script type="text/javascript">
<!--
SetRelativePath("../../../../../");
DrawMenu();
// -->
</script>
<noscript>
<p><b> Pro zobrazení (vložení) menu je potřeba JavaScript </b></p>
</noscript>
</div>
<!-- AUTOINCLUDE END -->
 
<!-- ============== TEXT ============== -->
<div class="Text">
<p class="Title">
Programátor pro procesory AVR
</p>
<p class=Autor>
Miroslav Janás, Milan Horkel
</p>
<p class="Subtitle">
Modul USB programátoru procesorů AVR s&nbsp;šestipinovým ISP rozhraním.
Programátor patří do rodiny programátorů STK500. Programátor obsahuje
tlačítko RESET pro resetování cílového procesoru a přepínač VTG pro
napájení cílového zařízení napětím 5V přímo z&nbsp;USB nebo 3.3V
z&nbsp;vnitřního stabilizátoru.
</p>
<p class="Subtitle">
<img width="561" height="282" src="Pictures/image001.jpg"
alt="Osazený programátor, pohled zhora">
</p>
<p>
<a href="../ATprogISPUSB02A.cs.pdf"><img class="NoBorder"
src="../../../../../Web/PIC/FileIco_PDF.ico"
alt="Acrobat">&nbsp;PDF verze</a>
</p>
<h1> Technické parametry </h1>
<table>
<tr>
<th> Parametr </th>
<th> Hodnota </th>
<th> Poznámka </th>
</tr>
<tr>
<td> Napájení </td>
<td> 5V </td>
<td> Napájeno z&nbsp;USB rozhraní
</td>
</tr>
<tr>
<td> Napájení cílového zařízení </td>
<td> 5V z&nbsp;USB<br>
3.3V z&nbsp;vlastního stabilizátoru </td>
<td> Omezeno USB portem<br>
Maximálně cca 90mA/490mA <sup>1)</sup> </td>
</tr>
<tr>
<td> Spotřeba </td>
<td> cca 10mA </td>
<td> Bez cílového zařízení </td>
</tr>
<tr>
<td> Interface </td>
<td> USB 1.1, USB 2.0 </td>
<td> USB kabel A-B </td>
</tr>
<tr>
<td> Kompatibilita </td>
<td> AVR Studio 4<br>
AVRDUDE </td>
<td> STK500<br>
STK500v2 </td>
</tr>
<tr>
<td> Rozměry </td>
<td> 65x25x20mm </td>
<td> Výška nad nosnou deskou </td>
</tr>
</table>
<p>
<sup>1)</sup> Proud je omezen na cca 90mA pokud je osazen menší
stabilizátor a nebo pokud je použit nenapájený USB HUB
</p>
<h1> Popis konstrukce </h1>
<h2> Úvodem </h2>
<p>
Protože nové počítače a zejména notebooky již nemají oblíbený LPT port
ke kterému se připojují různé jednoduché programátory procesorů,
naklonovali jsme z&nbsp;dostupných pramenů tento programátor, který se
připojuje přes všudypřítomnou USB sběrnici. Konstrukce vychází zejména
z&nbsp;EVERTOOL – <span lang="EN-US">combined AVR programmer and
debugger</span>. Aby byla konstrukce jednodušší, nahrává se firmware
přes ISP konektor z&nbsp;jiného programátoru. Podrobnosti viz kapitola
oživení dále v&nbsp;textu.
</p>
<h2> Zapojení modulu </h2>
<p>
Modul je připojen k&nbsp;USB sběrnici prostřednictvím převodníku
USR-RS232 s&nbsp;obvodem FTDI TF232R. Tento převodník je běžně
rozšířený s&nbsp;podporovaný ve všech používaných operačních systémech.
Pokud ve vaší instalaci OS není driver přítomen, bude jej třeba
nainstalovat.
</p>
<p>
Pojistka F1 omezuje proud na cca 0.75A protože některé počítače nemají
napájecí proud z&nbsp;USB portů omezen. Pojistka je samoopravná. Dioda
D1 chrání programátor před zničením, pokud je špatně zapojený USB kabel
nebo port.
</p>
<p>
<img width="922" height="471" src="Pictures/image002.png"
alt="Schéma USB rozhraní">
</p>
<p>
Napájecí napětí pro programátor se bere z&nbsp;USB portu. Z&nbsp;USB
konektoru běžného počítače lze odebírat proud až 500mA. Z&nbsp;portu
z&nbsp;nenapájeného USB rozbočovače (a z&nbsp;malých PDA počítačů) lze
odebírat jen 100mA. Vlastní spotřeba programátoru je cca 10mA a zbytek
lze použít pro napájení cílové aplikace. Aby bylo možné napájet cílovou
aplikaci i napětím 3.3V je programátor vybaven stabilizátorem U2. Menší
obvod U2_1 poskytne cílové aplikaci cca 90mA, větší obvod U2_2 pak až
490mA. <i>Osazuje se jen jeden z nich!</i> Propojkou J2 se volí
napětí 3.3V (stav rozpojeno) nebo 5V (stav spojeno).
</p>
<p>
<img width="585" height="408" src="Pictures/image003.png"
alt="Schéma napájecí části">
</p>
<p>
Srdcem programátoru je procesor U3 ATmega8535. Použití právě tohoto
procesoru je dáno tím, že do programátoru musí pasovat firmware pro
programátor STK500. Procesor komunikuje sériově přes USB-RS232
převodník U1. Odpory 100Ω v&nbsp;sérii s&nbsp;ISP signály jsou
ochranné, aby nebylo tak snadné zničit programátor nebo cílovou
aplikaci, zejména při nevhodném napájení.
</p>
<p>
<img width="1029" height="431" src="Pictures/image004.png"
alt="Schéma části s procesorem">
</p>
<p>
Přepínač (propojka) J4 přepíná ISP signály buď do režimu normální
funkce (poloha 2-3) kdy programátor funguje jako programátor nebo do
režimu programování firmwaru vlastního programátoru (poloha 1-2).
V&nbsp;tomto režimu se ISP konektor J5 použije jako vstupní pro
připojení externího programátoru.
</p>
<p>
Je třeba si uvědomit, že 5V na USB nemusí znamenat 5V v&nbsp;cílové
aplikaci protože se zde projeví úbytky na kabelech, pojistkách a
tolerance napájecího zdroje PC. Napájení cílové aplikace se zapíná
přepínačem SW2.
</p>
<p>
<img width="672" height="260" src="Pictures/image005.png"
alt="Schéma ISP konektoru">
</p>
<p>
Tlačítko SW1 slouží pro resetování cílové aplikace, ale neresetuje
samotný programátor. Je nutné ho osadit, protože současně funguje jako
drátová propojka na plošném spoji.
</p>
<p>
Zelená&nbsp; LED dioda D2 značí připravenost programátoru, červená LED
dioda D3 oznamuje právě probíhající programování.
</p>
<h2> Mechanická konstrukce </h2>
<p>
Modul je navržen jako standardní modul do stavebnice MLAB
s&nbsp;upevňovacími sloupky v&nbsp;rozích.
</p>
<p>
<img width="561" height="282" src="Pictures/image006.jpg"
alt="Pohled ze strany součástek">
</p>
<p>
<img width="561" height="274" src="Pictures/image007.jpg"
alt="Pohled ze strany spojů">
</p>
<h1> Osazení a oživení </h1>
<h2> Osazení </h2>
<p>
Modul je navržen na jednostranné desce a obsahuje dvě propojky. Jedna
propojka je realizována prostřednictvím tlačítka RESET. Pokud se
tlačítko neosadí, je třeba osadit propojku. Druhá propojka se nachází u
konektoru J4. Katody LED diod jsou označeny v&nbsp;potisku a jsou
směrem k&nbsp;procesoru.
</p>
<p>
Deska při pohledu ze strany součástek
</p>
<p>
<img width="705" height="358" src="Pictures/image008.png"
alt="Osazovák ze strany součástek">
</p>
<p>
Deska při&nbsp;pohledu ze strany spojů
</p>
<p>
<img width="699" height="354" src="Pictures/image009.png"
alt="Osazovák ze strany spojů">
</p>
<p>
Seznam použitých součástek
</p>
<table class="Soupiska">
<tr>
<th> Počet </th>
<th> Reference </th>
<th> Název </th>
<th> Pouzdro </th>
</tr>
<tr>
<th colspan="4"> Odpory </th>
</tr>
<tr>
<td> 4 </td>
<td> R5, R6, R7, R17 </td>
<td> 100 </td>
<td> R0805 </td>
</tr>
<tr>
<td> 2 </td>
<td> R15, R16 </td>
<td> 1k5 </td>
<td> R0805 </td>
</tr>
<tr>
<td> 1 </td>
<td> R1 </td>
<td> 4k7 </td>
<td> R0805 </td>
</tr>
<tr>
<td> 8 </td>
<td> R2, R3, R4, R8, R9, R10, R11, R12 </td>
<td> 10k </td>
<td> R0805 </td>
</tr>
<tr>
<td> 1 </td>
<td> R14 </td>
<td> 33k </td>
<td> R0805 </td>
</tr>
<tr>
<td> 1 </td>
<td> R13 </td>
<td> 68k </td>
<td> R0805 </td>
</tr>
<tr>
<th colspan="4"> Keramické kondenzátory </th>
</tr>
<tr>
<td> 2 </td>
<td> C14, C15 </td>
<td> 22p </td>
<td> C0805 </td>
</tr>
<tr>
<td> 11 </td>
<td> C1, C3, C4, C5, C6, C8, C9, C10, C11, C12, C13 </td>
<td> 100n </td>
<td> C0805 </td>
</tr>
<tr>
<td> 3 </td>
<td> C2, C7, C16 </td>
<td> 2.2uF/6.3V/C0805 </td>
<td> C0805 </td>
</tr>
<tr>
<th colspan="4"> Indukčnosti </th>
</tr>
<tr>
<td> 1 </td>
<td> L1 </td>
<td> BLM21P300SPT </td>
<td> R0805 </td>
</tr>
<tr>
<th colspan="4"> Pojistky </th>
</tr>
<tr>
<td> 1 </td>
<td> F1 </td>
<td> RXE075E_SMD </td>
<td> F1812 </td>
</tr>
<tr>
<th colspan="4"> Diody </th>
</tr>
<tr>
<td> 1 </td>
<td> D1 </td>
<td> 1N4007SMD </td>
<td> MELF </td>
</tr>
<tr>
<td> 1 </td>
<td> D2 </td>
<td> green </td>
<td> LED3 </td>
</tr>
<tr>
<td> 1 </td>
<td> D3 </td>
<td> red </td>
<td> LED3 </td>
</tr>
<tr>
<th colspan="4"> Integrované obvody </th>
</tr>
<tr>
<td> 1 </td>
<td> U1 </td>
<td> FT232RL </td>
<td> SSO28_210 </td>
</tr>
<tr>
<td> 1 </td>
<td> U3 </td>
<td> ATmega8535L-8AU </td>
<td> TQFP44 </td>
</tr>
<tr>
<td> 1 </td>
<td> U2_1 </td>
<td> LE33CD </td>
<td> SO8_150 </td>
</tr>
<tr>
<td> 1 </td>
<td> U2_2 </td>
<td> LT1117-3.3 </td>
<td> SOT223 </td>
</tr>
<tr>
<th colspan="4"> Krystaly </th>
</tr>
<tr>
<td> 1 </td>
<td> X1 </td>
<td> 3.6864MHz </td>
<td> XTAL050 </td>
</tr>
<tr>
<th colspan="4"> Mechanické součástky </th>
</tr>
<tr>
<td> 1 </td>
<td> SW1 </td>
<td> P-B1720A </td>
<td> PUSH050x050 </td>
</tr>
<tr>
<td> 1 </td>
<td> SW2 </td>
<td> P-B143 </td>
<td> P-B143 </td>
</tr>
<tr>
<td> 1 </td>
<td> J1 </td>
<td> USB_B_01 </td>
<td> USB_B_01 </td>
</tr>
<tr>
<td> 1 </td>
<td> J2 </td>
<td> JUMP2 </td>
<td> JUMP2 </td>
</tr>
<tr>
<td> 1 </td>
<td> J4 </td>
<td> JUMP3 </td>
<td> JUMP3 </td>
</tr>
<tr>
<td> 2 </td>
<td> J3, J5 </td>
<td> JUMP2X3 </td>
<td> JUMP2X3 </td>
</tr>
<tr>
<th colspan="4"> Konstrukční součástky </th>
</tr>
<tr>
<td> 2 </td>
<td> &nbsp; </td>
<td> Jumper propojka </td>
<td> &nbsp; </td>
</tr>
<tr>
<td> 4 </td>
<td> &nbsp; </td>
<td> Šroub M3x12 </td>
<td> &nbsp; </td>
</tr>
<tr>
<td> 4 </td>
<td> &nbsp; </td>
<td> Podložka M3 </td>
<td> &nbsp; </td>
</tr>
<tr>
<td> 4 </td>
<td> Sloupek M3x5mm </td>
<td> DI5M3X05 </td>
<td> &nbsp; </td>
</tr>
<tr>
<td> 2 </td>
<td> Konektor 2x3 piny na kabel </td>
<td> NDR-06 </td>
<td> &nbsp; </td>
</tr>
<tr>
<td> 12 </td>
<td> Piny do konektoru </td>
<td> NDR-T </td>
<td> &nbsp; </td>
</tr>
<tr>
<td> 1 </td>
<td> Plošný spoj </td>
<td> ATprogISPUSB02A </td>
<td> &nbsp; </td>
</tr>
</table>
<h2> Oživení </h2>
<p>
Pokud je deska dobře osazená, zbývá jen do procesoru nahrát firmware.
Aby se zjednodušila konstrukce, byl vynechán pomocný procesor, který
firmware nahrával do programátoru. Do tohoto pomocného procesoru se
musel stejně nahrát další firmware, který pak už komunikoval
s&nbsp;aplikaci AVR studio. Do našeho programátoru tedy nahrajeme jen
patřičný HEX soubor s&nbsp;pojistkami pomocí externího programátoru.
Nemáme tedy možnost automatického upgrade firmware. Pro upgrade je
nutné zase použít externí programátor jako při prvotním programování
firmwaru.
</p>
<p>
Jednoduchý externí programátor (pro LPT port) je uveden v&nbsp;návodu
v&nbsp;sekci „Modules/AVR“ na webu
<a href="http://www.mlab.cz/">http://www.mlab.cz</a>.
</p>
<p>
<img width="701" height="355" src="Pictures/image010.png"
alt="Osazení zhora">
</p>
<table>
<tr>
<th> J1 </th>
<td> je USB konektor pro připojení k&nbsp;počítači PC </td>
</tr>
<tr>
<th> J2 </th>
<td> slouží pro volbu napájecího napětí programátoru a cílové aplikace </td>
</tr>
<tr>
<th> J3 </th>
<td> je konektor napájení programátoru (3.3V nebo 5V) </td>
</tr>
<tr>
<th> J4 </th>
<td> přepíná režim normální funkce nebo režim programování programátoru </td>
</tr>
<tr>
<th> J5 </th>
<td> je ISP programovací konektor </td>
</tr>
<tr>
<th> SW1 </th>
<td> je RESET pro cílovou aplikaci </td>
</tr>
<tr>
<th> SW2 </th>
<td> zapíná napájecí napětí pro cílovou aplikaci pokud nemá aplikace vlastní zdroj </td>
</tr>
</table>
<h3> Nahrání procesoru v programátoru </h3>
<p>
Budeme potřebovat soubor <i>stk500.hex</i> s&nbsp;firmwarem. Ten
naleznete v&nbsp;sekci HW tohoto projektu (na webu
<a href="http://www.mlab.cz/">http://www.mlab.cz</a>).
</p>
<p>
Dále budete potřebovat nějaký fungující programátor pro procesory
ATMEL. Aby popis byl konkrétní, popíšeme použití jednoduchého
programátoru <i>picoweb</i> spolu s&nbsp;aplikací <i>avrdude</i>.
</p>
<p>
Do procesoru je třeba nahrát i správné hodnoty konfiguračních přepínačů
<i>lfuse</i> a <i>hfuse</i>.
</p>
<p>
Přepneme propojku J4 (ISP SELECTION) do polohy 1-2 a připojíme externí
programátor k&nbsp;ISP konektoru J5. Pokud použitý externí programátor
potřebuje ke své činnosti napájení z cílového zařízení, zapneme
napájení přepínačem SW2 (TARGET POWER) přepnutím do polohy ON a zvolíme
programovací napětí pomocí propojky J1 (SELECT) na 5V nebo 3,3V podle
toho, co vyžaduje externí programátor. Obvyklá hodnota je 5V. Připojíme
oživovaný programátor k&nbsp;USB portu počítače, tím se přivede
napájení a druhým programátorem pak můžeme nahrát do procesoru firmware
a konfigurační slova.
</p>
<p>
Pro nahrání je připraven dávkový soubor <i>flash.bat</i>, který si
budete muset přizpůsobit podle vaší konfigurace. Linuxoví uživatelé
mají připravený shell script <i>flash.sh</i>, který si přizpůsobí
podle svého. Dělá to samé.
</p>
<p>
<samp>avrdude -p atmega8535 -P lpt1 -c picoweb -v -U lfuse:w:0xff:m -U
hfuse:w:0xdb:m</samp>
</p>
<p>
<samp>avrdude -p atmega8535 -P lpt1 -c picoweb -U flash:w:stk500.hex:a</samp>
</p>
<p>
Po naprogramování se propojka J4 vrátí do pracovní polohy 2-3 (režim
normal).
</p>
<h1> Programové vybavení </h1>
<p>
Pro uživatele Windows XP je nutné ještě nainstalovat ovladače USB
převodníku FTDI. Aktuální drivery jsou na webu výrobce na adrese
<a href="http://www.ftdichip.com/">http://www.ftdichip.com</a>. Hledáme
drivery pro obvod FTDI232R pro Windows XP. Je jedno, zda zvolíme driver
VCP nebo D2XX protože driver je ve skutečnosti jen jeden společný pro
obě API.
</p>
<p>
Programátor se v&nbsp;systému jeví jako nový COM port. Windows XP
číslují použité COM porty pořád dál a po nějaké době začne přidělovat
velká čísla (třeba COM11). AVR Studio umí použít jen port COM1 až COM9.
V&nbsp;případě potřeby je možné systému vnutit pro dané zařízení
libovolné číslo COM portu. Dělá se to ve správci zařízení
v&nbsp;pokročilých volbách (je nutné být pro tuto chvíli
administrátorem).
</p>
<h2> Použití programátoru v&nbsp;programu AVR Studio 4 </h2>
<p>
Po spuštění AVR studia vybereme na horní liště nástroje <samp>Tools /
Program&nbsp;AVR / Auto&nbsp;Connect</samp>. A&nbsp;můžeme programovat.
Pokud &nbsp;<samp>Auto&nbsp;Connect</samp> nic nenajde, zvolíme
<samp>Tools / Program&nbsp;AVR / Connect</samp>… a vybereme
<samp>Platform</samp>: „<i>STK500 or AVRISP</i>“ a případně nastavíme
ve volbě <samp>Port</samp>: správný COM port, na kterém je náš
programátor.
</p>
<p>
Který COM port byl přiřazen USB programátoru můžeme poznat pomocí
programu <samp>Příslušenství / Komunikace / Hyper&nbsp;Terminal</samp>,
který zobrazuje přítomné COM porty i pro USB zařízení. Také je to vidět
ve správci zařízení v&nbsp;sekci sériových portů.
</p>
<h2> Použití s&nbsp;programem AVRDUDE a AVRDUDEGUI </h2>
<p>
Při použití AVRDUDE zadáváme v&nbsp;příkazové řádce parametry
programátoru a portu dle příkladu:
</p>
<p>
<samp>avrdude –p xxx –c stk500v2 –P comx – U flash:w:muj.hex:a</samp>
</p>
<p>
-p xxx … určuje typ cílového procesoru
<br>
-c xxx … určuje druh programátoru, tento programátor je kompatibilní
s&nbsp;stk500v2
<br>
-P comx … určuje komunikační com port, kde je náš programátor
<br>
muj.hex … soubor, který se programuje
</p>
 
<p>
Ostatní parametry viz příkaz <samp>avrdude –?</samp>, který vypíše
nápovědu. Při použití nadstavby AVRDUDEGUI opět volíme programátor typu
stk500v2 a vybíráme správný COM port.
</p>
</div>
 
<!-- AUTOINCLUDE START "Page/Footer.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
<!-- ============== PATIČKA ============== -->
<div class="Footer">
<script type="text/javascript">
<!--
SetRelativePath("../../../../../");
DrawFooter();
// -->
</script>
<noscript>
<p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p>
</noscript>
</div>
<!-- AUTOINCLUDE END -->
 
</body>
</html>