<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3c.org/TR/html4/strict.dtd">
<html>
  <head>
    <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8">
    <title> PICICD01A </title>
    <meta name="keywords" content="stavebnice MLAB in circuit debugger icd debugger MICROCHIP PIC">
    <meta name="description" content="Projekt MLAB, ICD Debugger pro proceosry PIC">
    <!-- 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="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">
        <span lang="en">In Circuit Debugger</span> pro procesory PIC
      </p>
      <p class=Autor>
        Milan Horkel
      </p>
      <p class="Subtitle">
        Modul PICICD je jednoduchý programátor a ICD pro procesory PIC firmy
        MICROCHIP. Modul je kompatibilní s MPLAB™ ICD firmy MICROCHIP a je jej
        také možno použít s překladačem PCW firmy CCS. Umožňuje programování
        zapájených procesorů PIC, krokování programů, nastavování BreakPointu a
        čtení a zápis z a do vnitřních pamětí laděného procesoru PIC.
      </p>
      <p class="Subtitle">
        <img width="393" height="307" src="Pictures/image001.jpg"
         alt="Pohled na debugger">
      </p>
      <p>
        <a href="../PICICD01A.cs.pdf"><img class="NoBorder"
           src="../../../../../Web/PIC/FileIco_PDF.ico"
           alt="Acrobat">&nbsp;PDF verze</a>
      </p>

      <h1> Technické údaje </h1>

      <table>
        <tr>
          <th> Parametr </th>
          <th> Hodnota </th>
          <th> Poznámka </th>
        </tr>
        <tr>
          <td> Napájení </td>
          <td> 2.0 až 5.5V </td>
          <td> Napájí se z cílového systému </td>
        </tr>
        <tr>
          <td> Spotřeba </td>
          <td> Max. cca50mA </td>
          <td> </td>
        </tr>
        <tr>
          <td> Interface </td>
          <td> RS232 (9600Bd až 115200Bd) </td>
          <td> Kabel 1:1 samice DB9 </td>
        </tr>
        <tr>
          <td> Kompatibilita </td>
          <td> MPLAB™ ICD </td>
          <td> MPLAB 5.x (řada PIC16F)<br>
               CCS PCW 3.x (řada PIC16F a PIC18F) </td>
        </tr>
        <tr>
          <td> Rozměry </td>
          <td> 65x50x20mm </td>
          <td> Výška nad nosnou deskou </td>
        </tr>
      </table>

      <h1> Popis konstrukce </h1>

      <h2> Úvodem </h2>

      <p>
        Konstrukce modulu přímo vychází z MPLAB™ ICD firmy MICROCHIP tak, jak
        je popsán v dokumentu DS51184 a s dodatkem v dokumentu ETN#21. Podle
        informací nalezených na WWW má původní konstrukce potíže s generováním
        programovacího napětí, proto byla tato část poněkud modifikována tak,
        aby bylo zajištěno správné programovací napětí v plném rozmezí
        dovolených napájecích napětí.
      </p>

      <h2> Zapojení modulu </h2>

      <p>
        Modul ICD je napájen z cílového systému (prostřednictvím ISP
        konektoru). Napájecí napětí může být v rozsahu 2V až 5V. Programovací
        napětí si ICD vyrábí sám pomocí měniče.
      </p>

      <p>
        Základem ICD je procesor U1 PIC16LF876, který komunikuje s počítačem PC
        prostřednictvím sériové linky a řídí obvody pro programování procesorů
        prostřednictvím ISP konektoru. Samotný procesor se poprvé programuje
        prostřednictvím jeho ISP konektoru J3, další přeprogramování si již
        procesor provádí sám. Může se ale stát, že si uživatel nahraje do
        procesoru nesprávný firmware a pak je třeba použít opět vnějšího
        programátoru na naprogramování.
      </p>

      <p>
        <img width="560" height="440" src="Pictures/image002.gif"
         alt="Zapojení procesorové části">
      </p>

      <p>
        Komunikace s počítačem PC zajišťuje obvod U2 MAX232, který převádí
        napěťové úrovně mezi TTL a RS232. Pokud se provozuje ICD s napájecím
        napětím menším než asi 4V je třeba ověřit maximální komunikační
        rychlost, která ještě bude správně pracovat. Za příznivých podmínek
        může fungovat rychlost 115200Bd i při napájecím napětí 2V.
      </p>

      <p>
        <img width="458" height="435" src="Pictures/image003.gif"
         alt="Zapojení převodníku pro RS232">
      </p>

      <p>
        Cílové zařízení se připojuje prostřednictvím ISP konektoru J2. Pokud se
        použije funkce monitoru použije se i vývod označený PGM, jinak může
        zůstat volný. ICD je z cílového systému napájen. Zenerova dioda D10 je
        ochrana před přepětím a přepólováním.
      </p>

      <p>
        LED dioda D8 slouží současně jako indikační a jako zdroj referenčního
        napětí pro hrubé měření napájecího napětí. Přesnost je pochybná ale
        programové vybavení s tímto řešením počítá.
      </p>

      <p>
        Zdroj programovacího napětí získává napětí v měniči s tranzistorem Q1,
        který je řízen z PWM výstupu procesoru U1. Obvod měniče byl
        <i>modifikován</i> tak, aby poskytoval stabilní napětí +16V v plném
        rozmezí napájení ICD. Byla zmenšena indukčnost cívky L1 čímž byl zvýšen
        výkon měniče. Byla doplněna zpětná vazba Zenerovou diodou D4/D3 mezi
        kolektor a bázi tranzistoru, tím je omezeno generované napětí měniče
        právě na +16V. <i>Dále byla změněna vazba báze tranzistoru Q1 s
        procesorem na střídavou vazbu aby nemohlo dojít k fatálnímu stavu
        zaseknutí procesoru U1 v okamžiku, kdy je na PWM výstupu stav H (pak by
        byl Q1 sepnutý a zkratoval by napájení a procesor by nebyl schopen
        provést RESET a mohl by Q1 nebo L1 shořet).</i>
      </p>

      <p>
        Za měničem následuje standardní lineární stabilizátor s U3 podepřený
        diodou D7 tak, aby výsledné napětí za stabilizátorem bylo cca. +12.7V.
      </p>

      <p>
        <img width="378" height="330" src="Pictures/image004.gif"
         alt="Zapojení ISP konektoru">
        <img width="188" height="216" src="Pictures/image005.gif"
         alt="Zapojení zdroje referene">
        <img width="622" height="276" src="Pictures/image006.gif"
         alt="Zapojení zdroje Vpp">
      </p>

      <p>
        Posledním obvodem je obvod pro spínání programovacího napětí a aktivaci
        signálu RESET. Tranzistory Q2 a Q3 spínají VPP (cca. +12.7V) a
        tranzistor Q4 aktivuje RESET. Odpory R18 a R21 jsou ochranné, odpor R22
        a dioda D9 zajišťují stav H na vývodu #MCLR cílového systému.
      </p>

      <p>
        Odporový dělič R23/R24 slouží k měření (kontrole) velikost napětí VPP.
      </p>

      <p>
        Odporový dělič R25/R26 slouží k měření napájecího napětí.
      </p>

      <p>
        <img width="608" height="406" src="Pictures/image007.gif"
         alt="Schéma spínače Vpp">
      </p>

      <h2> Mechanická konstrukce </h2>

      <p>
        Modul je proveden standardním způsobem. V rozích má šrouby a sloupky
        pro připevnění na nosnou desku.
      </p>

      <h1>  Osazení a oživení </h1>

      <h2> Osazení </h2>

      <p>
        <img width="386" height="321" src="Pictures/image008.jpg"
         alt="Osazení, strana spojů">
        <img width="407" height="307" src="Pictures/image009.jpg"
         alt="Osazení, strana součástek">
      </p>
      
      <p>
        Dioda D5 byla do zapojení přidána dodatečně a nejsou pro ni plošky na
        plošném spoji. Snadno se vejde vedle R11.
      </p>

      <table class="Soupiska">
        <tr>
          <th> Reference </th>
          <th> Hodnota </th>
        </tr>
        <tr>
          <th colspan="2"> Odpory SMD </th>
        </tr>
        <tr>
          <td> R18 </td>
          <td> 33 </td>
        </tr>
        <tr>
          <td> R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R12, R21 </td>
          <td> 100 </td>
        </tr>
        <tr>
          <td> R13, R28, R30, R32 </td>
          <td> 330 </td>
        </tr>
        <tr>
          <td> R9, R10, R23 </td>
          <td> 1k </td>
        </tr>
        <tr>
          <td> R22, R25 </td>
          <td> 4k7 </td>
        </tr>
        <tr>
          <td> R11, R14,R15, R16, R17, R19, R20, R24, R26, R27, R29, R31 </td>
          <td> 10k </td>
        </tr>
        <tr>
          <td> R1 </td>
          <td> 22K </td>
        </tr>
        <tr>
          <th colspan="2"> Kondenzátory keramické SMD </th>
        </tr>
        <tr>
          <td> C2, C3 </td>
          <td> 22pF </td>
        </tr>
        <tr>
          <td> C1, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C12, C13 </td>
          <td> 100nF </td>
        </tr>
        <tr>
          <th colspan="2"> Kondenzátory elektrolytické drátové </th>
        </tr>
        <tr>
          <td> C11, C14 </td>
          <td> 47uF/25V </td>
        </tr>
        <tr>
          <th colspan="2"> Tlumivky axiální </th>
        </tr>
        <tr>
          <td> L1 </td>
          <td> 330uH </td>
        </tr>
        <tr>
          <th colspan="2"> Krystaly </th>
        </tr>
        <tr>
          <td> X1 </td>
          <td> 3.6864MHz </td>
        </tr>
        <tr>
          <th colspan="2"> Diody SMD </th>
        </tr>
        <tr>
          <td> D1, D2, D4, D6, D7, D9 </td>
          <td> 1N4148SMD </td>
        </tr>
        <tr>
          <td> D5 </td>
          <td> BAT48SMD </td>
        </tr>
        <tr>
          <td> D10 </td>
          <td> BZV55C5.6SMD </td>
        </tr>
        <tr>
          <td> D3 </td>
          <td> BZV55C16SMD </td>
        </tr>
        <tr>
          <th colspan="2"> Diody LED </th>
        </tr>
        <tr>
          <td> D8 </td>
          <td> LED3mm </td>
        </tr>
        <tr>
          <th colspan="2"> Tranzistory SMD </th>
        </tr>
        <tr>
          <td> Q1, Q2, Q4 </td>
          <td> BC817-25SMD </td>
        </tr>
        <tr>
          <td> Q3 </td>
          <td> BC807-25SMD </td>
        </tr>
        <tr>
          <th colspan="2"> Integrované obvody </th>
        </tr>
        <tr>
          <td> U1 </td>
          <td> PIC16LF876-04/SO </td>
        </tr>
        <tr>
          <td> U2 </td>
          <td> MAX232SMD </td>
        </tr>
        <tr>
          <td> U3 </td>
          <td> LM78L12M_SO8 </td>
        </tr>
        <tr>
          <th colspan="2"> Mechanické součástky </th>
        </tr>
        <tr>
          <td> J1 </td>
          <td> RS232DB9M </td>
        </tr>
        <tr>
          <td> J2, J3 </td>
          <td> JUMP 8 </td>
        </tr>
      </table>

      <h2> Oživení </h2>

      <p>
        Do procesoru U1 je třeba naprogramovat nějaký vhodný firmware. Vhodnými
        kandidáty jsou firmwary jednak firmy MICROCHIP (z balíku MPLAB verze
        5.x) a dále firmy CCS (z balíku překladače PCW nebo ICS). Je třeba dát
        pozor na to, který firmware použít. Tento hardware je kompatibilní s
        ICD firmy MICROCHIP a má procesor PIC16LF876 a krystal 3.6864MHz.
      </p>

      <p>
        Kabel RS232 je zapojen 1:1 (tedy odpovídající si piny jsou spojeny,
        není to křížený kabel).
      </p>

      <h3> Oživení pro MICROCHIP MPLAB </h3>

      <p>
        Do procesoru U1 se externím programátorem naprogramuje firmware ze
        souboru MPL876.HEX z instalačního adresáře balíku MICROCHIP MPLAB verze
        5.x. Firmware umožňuje komunikaci jen rychlostí 19200Bd a 57600Bd.
      </p>

      <h3> Oživení pro CCS PCW </h3>

      <p>
        Nejsnazší je naprogramovat do U1 externím programátorem zavaděč, který
        se nachází v instalačním adresáři překladače PCW (stačí i demoverze) v
        souboru BOOLOAD.HEX. Pak je již ICD funkční a při prvním použití v
        programu PCW nám program nabídne provedení aktualizaca firmwaru. K
        aktualizaci již není potřeba externí programátor. Místo zavaděče může
        být naprogramován i firmware pro MPLAB.
      </p>

      <p>
        Při aktualizaci vybereme variantu MICROCHIP MPLAB ICD a variantu
        firmwaru pro programování požadované řady procesorů PIC (PIC16F a
        PIC18F mají samostatné varianty firmwaru).
      </p>

      <p>
        V případě potřeby je možné nahrát do ICD firmware pro MPLAB™ ICD
        (soubor MPL876.HEX z instalačního adresáře balíku MPLAB verze 5.x).
        Poku
      </p>

      <p>
        Pokud do ICD nahrajeme chybnou verzi firmwaru (například firmware pro
        jinou frekvenci krystalu) nezbývá než opět použít externí programátor a
        přehrát firmware U1 z vnějšku.
      </p>

      <p>
        Po výměně krystalu je možné použít i firmware pro kmitočet 20MHz ale
        pak ICD nebude pracovat při sníženém napájecím napětí. Pak nahráváme
        firmware pro ICD-S pro 20MHz.
      </p>

      <h3> Kontrola </h3>

      <p>
        Po naprogramování firmwaru je vhodné zkontrolovat funkčnost ICD s
        reálným procesorem a aplikací.
      </p>

      <p>
        Závěrem je vhodné zkontrolovat, zda měnič vyrábí správné programovací
        napětí. Kontroluje se napětí na vodiči +16V zda má +16V. Toto napětí se
        negeneruje trvale ale generuje se například během programování.
      </p>

      <h1> Programové vybavení </h1>

      <p>
        Programové vybavení za nás napsaly firmy MICROCHIP a CCS. Jedná se o
        balíky MICROCHIP MPLAB verze 5.x (starší verze, volná verze) a
        překladač jazyka C firmy CCS PCW (a program pro programování procesorů
        CCS ICD-S, komerční program, ICD funguje i v demoverzi).
      </p>

      <p>
        Podpora ICD je k dispozici jen u novějších procesorů PIC. HW podpora
        ICD zahrnuje hardware, který umožňuje provádět tyto ladící zásahy:
      </p>

      <ul>
        <li>Krokovat program po instrukcích </li>
        <li>Spustit program s nastavenou jednou zarážkou (BreakPoint registr je jen 1) </li>
        <li>Zastavit běžící program </li>
      </ul>

      <p>
        Vše ostatní již zajišťuje kousek programu, který se musí přidat k
        cílové aplikaci (zabere pár buněk paměti RAM, řádově dvě stovky
        instrukcí a jednu úroveň zásobníku). Přidání správného obslužného
        programu do aplikace zajišťuje software sám (volbou aktivace ICD). Na
        první adrese programu musí být instrukce NOP.
      </p>

      <p>
        Hardwarová podpora ICD procesorů PIC16F je popsána v dokumentu
        MICROCHIP DS51241.
      </p>

      <h1> Chyby a náměty </h1>

      <p>
        Dioda D5 byla do zapojení přidána dodatečně a nejsou pro ni plošky na
        plošném spoji.
      </p>

      <p>
        Na plošném spoji by se hodil napájecí hřebínek.
      </p>

      <p>
        Kabel RS232 by byl šikovnější, kdyby byl křížený (null-modem) protože
        takový kabel je nejběžnější a nejužitečnější.
      </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>