Делаем LPT программатор для AVR микроконтроллеров. Начинающим › Простой программатор для параллельного порта (LPT)

Узнаем что такое ISP-интерфейс, разберемся с недорогим и удобным программатором USB ISP. Рассмотрим принципиальные схемы простейших программаторов для AVR микроконтроллеров с использованием COM и LPT портов компьютера. Данной информации вполне хватит чтобы прошить большинство моделей AVR микроконтроллеров не только в Linux, но и в других ОС.

Интерфейс внутрисистемного программирования ISP

Для того чтобы записать программу в AVR микроконтроллер вам понадобится программатор.

Программатор - это небольшая электронная схема, которая позволяет подключить микроконтроллер к одному из портов компьютера (COM, LPT, USB) для последующего считывания и записи прошивки (программирования).

Существует достаточно много разнообразных конструкций программаторов для AVR микроконтроллеров, которые подключаются к разным портам компьютера.

Наиболее надежный и удобный вариант - это программатор что подключается к USB-порту, поскольку в новых настольных компьютерах и ноутбуках уже не устанавливают COM и LPT порты.

В готовых устройствах программатор подключается к микроконтроллеру посредством интерфейса ISP (In System Programming) - интерфейс внутрисистемного программирования. ISP интерфейс представляет собою несколько проводников по которым поступает тактовый сигнал и данные для связки программатора с микроконтроллером.

Как правило ISP интерфейс размещают на платах в виде десяти или шести штырьков, к которым посредством подходящего коннектора через шлейф подключается программатор.

Рис. 4. ISP интерфейс на плате.

Назначение пинов в ISP интерфейсе:

1. VCC - плюс питания, как правило +5В;
2. GND - минус питания, земля (Ground);
3. MOSI - вход данных (Master Out Slave In);
4. MISO - выход данных (Master In Slave Out);
5. SCK - тактовый сигнал (Serial Clock);
6. RST - дла подачи сигнала сброса (Reset).

Для внутрисхемного программирования микроконтроллера достаточно всего 4 пина, поскольку питание микроконтроллера может осуществляться от самой схемы где он установлен.

Как подключить программатор к микросхеме-микроконтроллеру AVR если он не впаян в схему? - очень просто, используя те же пины ISP интерфейса, при необходимости запитав при этом микроконтроллер от источника питания.

Программатор USB ISP ASP

Для работы с AVR чипами я приобрел недорогой USB ISP программатор по цене примерно 10$. Такое устройство есть сейчас в продаже во многих отечественных и зарубежных интернет-магазинах, так что с покупкой проблем не должно возникнуть.

Рис. 5. USB ISP - программатор со шлейфом для внутрисхемного программирования AVR микроконтроллеров фирмы ATMEL.

Данный программатор безопасен в использовании, имеет небольшие размеры и поддерживается большинством программ для прошивки микроконтроллеров AVR. USB ISP работает под операционными системами Linux, Mac OS X и Windows. Для Linux никаких драйверов устанавливать не нужно, после подключения программатора к USB порту устройство сразу же определится и будет готово к использованию.

Ниже приведу распиновку коннекторов программатора USB ISP - она нам потом пригодится при подключении к микроконтроллеру.

Рис. 6. Расположение пинов на разъеме USB ISP (распиновка).

Рис. 7. Расположение контактов в гнездах коннектора подключенного к программатору USB ISP.

Что делать если нет возможности купить программатор USB ISP ? - можно программировать микроконтроллеры используя несложные самодельные программаторы что подключаются к COM или LPT порту, но лучше самому изготовить USB ISP при этом один раз запрограммировав микросхему-микроконтроллер для него простым самодельным программатором через COM или LPT порт.

Рис. 8. Принципиальная схема самодельного программатора USB ASP ISP.

Подробную информацию по изготовлению USB ASP, а также печатные платы, драйвера и прошивку для микроконтроллера можно найти на официальном сайте: http://www.fischl.de/usbasp/

К тому же в интернете достаточно много ресурсов по данному свободному программатору, есть много готовых разводок печатных плат, в том числе и в программе SprintLayout, поэтому подробно в данной статье останавливаться на этом не будем.

Программатор с использованием COM-порта

Этот программатор еще называют "программатором Громова", в честь того кто придумал эту схему, создателя программы Algorithm Builder (графическая среда для программирования AVR под Windows используя алгоритмический язык) - Г.Л. Громова.

Данный программатор позволяет программировать AVR чипы используя COM порт компьютера - интерфейс RS232. Для сборки такого программатора потребуется минимум деталей - 3 диода, 7 резисторов, разъем DB-9 или DB-25(в зависимости от того какой ответный разъем установлен у вас в компьютере) и коннектор ISP для подключения к микроконтроллеру (или же просто несколько проводников к чипу). Диоды в схеме можно использовать любые маломощные.

Рис. 9. Принципиальная схема программатора AVR микроконтроллеров через COM порт компьютера.

Для полноты информации ниже приведу распиновку портов RS-232 для вариантов DB-9 и DB-25.

Рис. 10. RS232 - COM Port, DB-9 расположение выводов.

Рис. 11. RS232 COM Port DB-25 - расположение выводов на разъемах.

Программатор с использованием LPT-порта

Как мы знаем, LPT порт компьютера предназначен для подключения локального принтера (Local Printer Port), но тем не менее его часто используют для подключения различных устройств и самоделок. В данном случаем мы можем его использовать для программирования AVR микроконтроллеров, собрав для данной цели очень простую схему что приведена ниже.

Рис. 12. Принципиальная схема программатора для AVR микроконтроллеров с использованием LPT порта компьютера.

Как видим, схема еще проще чем в варианте с , здесь нам нужны всего лишь 4 маломощных резистора и разъем (папа, со штырьками) для подключения к LPT порту компьютера.

Рис. 13. Расположение пинов для разъемов LPT-порта.

Все детали и соединения можно разместить в корпусе LPT-разъема, а для подключения к микроконтроллеру вывести шлейф с коннектором под ISP-интерфейс или же просто необходимые проводники для подключения к микро-чипу.

Программное обеспечение и заметки

Подключив COM или LPT программатор к микроконтроллеру нужно не забыть подать питание на сам микрочип. В качестве источника питания микроконтроллера можно использовать батарейки или блок питания со стабилизатором, это будет наиболее безопасно как для порта компьютера, так и для чипа. О том как использовать мы уже рассматривали.

Под Linux есть очень мощная программа которая умеет работать с USB ASP, COM и LPT программаторами - это программа AVRDUDE , о ней будет идти речь в следующих разделах.

Для прошивки AVR чипов под Windows с использованием данных COM и LPT программаторов нужна программа UniРrof от Николаева, которая представляет собою универсальный программатор для AVR (avr.nikolaew.org).

ВНИМАНИЕ! Будьте предельно внимательны и осторожны при сборке и использовании программаторов с использованием COM или LPT порта компьютера, простой ошибкой можно запросто подпалить эти порты. Для нормальной работы таких программаторов нужно стараться использовать по возможности максимально короткие проводники от разъема к схеме программатора и микроконтроллеру. Микропроцессор компьютера желательно чтобы имел частоту не более 1-2 ГГц, а в качестве ОС для программирования чипов желательно использовать Win2000 или WinXP.

Также важно знать что переходники USB-RS232 (USB-COM Port) скорее всего не будут работать с программатором Громова, заработают возможно только те у которых стоят более новые микросхемы, так что лучше искать машину с родным COM-портом.

Заключение

Программаторы что рассмотрены в статье - это всего лишь несколько наиболее доступных и простых решений из большого списка программаторов для AVR: USBTinyISP, AVR-Doper, AVR vusbtiny, AVRISP-MkII, программаторы на FTDI и другие.

Теперь в любом случае вы сможете собрать доступный вам программатор и прошить хотя бы одну микросхему, на основе которой можно собрать другой более удобный программатор или же какое-то устройство.

В следующей статье мы разберемся как подключить разные модели AVR микроконтроллеров к программатору, узнаем где брать информацию о распиновке микроконтроллеров.

Прошивка микроконтроллера - это запись в его постоянную память заданной программы, которая представляет собой код в шеснадцатеричной системе счисления (файл с расширением hex). Прошивка происходит с помощью специального устройства - программатора. Они отличаются по способу подключения к персональному компьютеру, например через USB, LTP,COM интерфейсы.

Микроконтроллеров AVR для программирования имеют пять контактов: MOSI - предназначен для приема данных; MOSO - для вывода данных; SCK - вывод синхроимпульсов; RESET просто сброс и общий провод.

Подсоединим эти пять контактов через токоограничивающие резисторы к параллельному LPT порту компьютера и получим самый простой LPT программатор микроконтроллеров семейства AVR.

При сборке схемы нужно чтобы кабель был экранированный, особенно хорош для этих целей старый интерфейсный кабель от принтера. Если использовать обычный кабель, то его длина должна быть как можно короче, и то иногда возникают ошибки при программировании. Но главный недостаток этой схемы тот, что при не качественном монтаже или ошибки подключения можно вывести из строя LPT порт компьютера

Схема USB программатора для микроконтроллеров AVR, выполнена на микроконтроллере Atmega8. Схема очень надежная и имеет одну очень важную особенность, позволяющую восстанавливать микроконтроллеры с ошибочно установленными фьюзами.

Для прошивки микроконтроллера Atmega8 программатора необходимо использовать любую из рассмотренных схем выше для LPT.

Печатную плату можно изготовить своими руками по популярной среди радиолюбителей , а чертеж печатной платы в формате уже имеется в архиве с прошивками и драйверами.

В идеале у нас должен получится такой USB программатор

Остается лишь записать программу в память микроконтроллера, для этого лучше всего использовать утилиты Uniprof и Code Vision AVR.

Программа предназначенная для интегрированной среды разработки программного обеспечения под AVR микроконтроллеры. Основными особенностями CodeVisionAVR является то, что он легкий и очень понятный для самостоятельного изучения, а также поддерживает все существующие микроконтроллеры AVR.

Если вы решили использовать программу Uniprof необходимо задать следующие фьюзы.

По окончанию прошивки микроконтроллера Atmega8, переключаем тумблер SA2 в НОРМ, и подключаем программатор к USB . Компьютер должен найти устройство. После этого обязательно устанавливаем драйвер из архива. По завершению установки драйвера для программатора, он полностью готов к работе.

Программатор способен работать со следующими оболочками AVR Prog, AVR Studio, ChipBlasterAVR и, одна из самых удобных, Code Vision AVR.

Вот схема самого простого, и в тоже время 100% рабочего программатора для AVR микроконтроллеров. Эта схема определяется софтом как ATMEL “STK200/STK300” Что позволяет использовать его совместно с софтом, поддерживающим данный вид программатора, например CodeVisionAVR, Pony-Prog или AVReal.

Схема программатора.

Этот программатор проверен лично мною с CodeVisionAVR.

Вот более сложный программатор для программирования AVR микроконтроллеров, фирмы ATMEL. В нём применена микросхема - буфер, для защиты прота микроконтроллера от повреждений. Данный адаптер аналогично подключается к LPT порту компьютера.

Технические характеристики программатора:
Подключение к порту: LPT
Напряжение питания: 5 В
Потребляемый ток: 10 мА
Схема программатора:

Вниамние! Если программируемый МК будет питаться внешним источником питания то объязательно надо соеденить минус компьютера (25 ножка LPT порта) с минусом микроконтроллера.

Программатор и МК питаются от ПК, тем самым обеспечивается стабильное питание программатора и программируемого МК. Длина соединительных кабелей не должна превышать 20 см. Устройство собрано на микросхеме буфера U1 SN74HC244 которая сейчас достаточно легкодоступна. Программатор подключается к выводам MOSI, MISO, XTAL1, RESET, SCK, VCC, GND программируемого МК. Правильно собранному адаптеру не требуется настройка.

Прошивка микроконтроллера.

Для прошивки микроконтроллера данным адаптером, нужно использовать софт совместимый с программатором ATMEL “STK200/STK300” , например Pony-Prog или AVReal. Но мы используем программатор, который встроен в CodeVisionAVR. Ну что ж, от слов к делу...

Для начала вам нужен сам CodeVisionAVR. Думаю с установкой и запуском проблем возникнуть не должно...

И так. Запускаем CodeVision потом переходим в меню Settings > Programmer в появившемся окошке выбираем программатор Kanda Systems STK200+/300 и номер LPT порта. Обычно это LPT1: 378h .

Потом идём в Tools > Chip Programmer В появившемся окошке перейдите в меню File > Load FLASH . Выберите тип файла Intel HEX files (*.hex) потом укажите путь к файлу прошивки.

Если в устройстве вы хотите использовать внешний кварцевый резонатор то вам придется запрограммировать фьюз. Например если вам нужен кварц от 3 до 8 мГц, то фьюзы должны быть запрограммированы вот так:

Для того чтобы прошить МК и фьюзы, надо нажать на кнопку Program ALL.

26.04.2014
sPlan - удобный инструмент для черчения электронных схем. Имеет простой и интуитивно понятный интерфейс. В программе заложены...

Очень удобная программа для чтения pdf Foxit Reader
26.04.2014
Foxit Reader - Компактная и шустрая программа для чтения PDF файлов. Может служить альтернативой для популярного просмотрщика PDF - Adobe Reader....

22.04.2014
Proteus VSM - программа-симулятор микроконтроллерных устройств. Поддерживает МК: PIC, 8051, AVR, HC11, ARM7/LPC2000 и другие распространенные процессоры....

01.04.2014
Проект сайт который долгое время находился в застывшем состоянии снова принимается за работу с новымы силами, с новыми статьями и с...

Proteus 7.7 SP2 + Crack v1.0.2 + RUS
22.04.2014
Proteus VSM - программа-симулятор микроконтроллерных устройств. Поддерживает МК: PIC, 8051, AVR, HC11, ARM7/LPC2000 и другие распространенные процессоры....

Splan 7.0.0.9 Rus + Portable + Viewer Fiinal
26.04.2014
sPlan - удобный инструмент для черчения электронных схем. Имеет простой и интуитивно понятный интерфейс. В программе заложены...

Цифровая паяльная станция своими руками (ATmega8, C)
27.05.2012
Состав: ATmega8, LM358, IRFZ44, 7805, мост, 13 резисторов, один потенциометр, 2 электролита, 4 конденсатора, трехразрядный светодиодный семисегментный...

Тахометр на AVR микроконтроллере (ATtiny2313, C)
13.01.2010
Данное устройство представляет собой неплохой тахометр, предел его измерений составляет 100 - 9990 об/мин. Точность измерения - ± 3 об/мин....

Довольно часто многие встречают на просторах интернета интересную конструкцию но сдерживает одно - она выполнена с применением контроллера. А это так сложно...

На самом деле всё намного проще. Если есть возможность приобрести контроллер, пол дела уже сделано. Останется "отутюжить" плату, протравить и запаять её деталями.. И вот доходит дело до контроллера. Как же его "оживить"? Как "прошить"? Начинаются мучительные поиски схемы и программы программатора. Схема найдена, но вот незадача - на задней стенке компьютера аж 8 разъемов USB, порт для принтера и ни одного порта СОМ для которого была найдена схема.

Есть и другой вариант развития событий. СОМ порт в компьютере есть. Но программатор почему то отказывается "шить" контроллер - постоянно выскакивает ошибка. А дело в том, что часто на современных материнских платах (и особенно в ноутбуках) СОМ порты делаются очень слабыми по току. Из-за этого процесс программирования заканчивается не начавшись. Во всех вышеприведенных случаях Вам поможет эта несложная схема.

Это программатор для порта LPT. При всей кажущейся сложности схема довольно проста и начинает работать сразу, не требуя никакой настройки. Детали доступные и стоят буквально копейки. Зато возможности... Этим устройством Вам без труда можно будет прошить контроллер не только в панельке, но и внутрисхемно (это касается устройств у которых плата разведена под SMD корпус контроллера, а покупать панельку за 20 долларов под него ну никак не хочется).

Собранная она выглядит вот так:

Этот программатор с мелкими отличиями кочует по интернету уже лет 20. Он известен как Clasic Tait Programer, ProPIC2, meProg. До сих пор выпускается некоторыми фирмами и успешно продается.

Последние версии программного обеспечения можно скачать отсюда:

• http://www.winpic800.com/
• http://melabs.com/support/progsoft.htm
• http://members.aon.at/electronics/pic/picpgm/

Вот настройки для WinPIC800:

А вот адаптер для прошивки 8-14-18-20 выводных контроллеров.

Одним из самых простых программаторов AVR является программатор для LPT порта. Это обусловлено тем, что уровни сигналов LPT порта совместимы с уровнями сигналов необходимыми для программирования АВР. Поэтому сигналы с LPT порта можно напрямую подать на микроконтроллер (резисторы нужны лиш для защиты порта от случайных замыканий). Такой программатор можно собрать из подручных материалов буквально за 5 минут!

Как Вы видите схема LPT программатора для AVR предельно проста:

Для изготовления LPT программатора нам понадобится:

Резисторы можно использовать любые, какие найдете в пределах от 100 до 150 Ом. Можно программатор собрать вообще без резисторов, но тогда спалить порт станет еще легче. В качестве шлейфа можно заюзать IDE шлейф. При подключении шлейфа, для более устойчивой работы программатора, каждый «сигнальный» провод должен чередоваться с «земляным» проводом. Это позволит уменьшить уровень помех наводимых в линиях и за счет этого увеличить длину программирующего провода. Длина шлейфа должна быть в пределах 50 см. Еще нужен разъем для подключения к программируемому устройству.
Для внутрисхемного программирования Atmel рекомендует стандартные разъемы:

Если Вы планируете серьезно заняться микроконтроллерами, сделайте разъемы стандартными. Для разового программирования устройства я рекомендую использовать на программаторе (такими разъемами к материнской плате подключаются кнопки и светодиоды корпуса компьютера) и штырьки PLS «папы» на плате. Это позволяет максимально упростить разводку платы устройства, так как штырьки для программатора устанавливаются в непосредственной близости возле ножек микроконтроллера. Ножки MOSI, MISO, SCK у микроконтроллеров AVR всегда расположены вместе, поэтому для них можно применить строенный разъем. Отдельно делаем подключение для «земли»-GND и «сброса»-Reset.

Сборка LPT программатора за 5 шагов:

Перемычки между ножками разъема 2-12 и 3-11 нужны для того, чтобы наш программатор был виден для программ как программатор STK200/300 (STK200/300 своего рода стандарт и поэтому наш программатор станет виден для многих программами).

Для того чтобы наш LPT программатор заработал нужна , к которой мы подключим программатор и для микроконтроллера.

Общие рекомендации:
— LPT порт довольно нежен — его очень легко «пальнуть», поэтому при работе с портом будьте аккуратны.
— Отдельное подключение для «земли» я бы рекомендовал делать во всех программаторах. Это нужно для того, чтобы «землю» можно было подключить первой и уравнять потенциалы «земли» программируемого устройства и компьютера. (Для тех кто не знает — если у Вас компьютер включен в обычную розетку без заземляющего контакта, то в виду особенности фильтра блока питания компьютера, на корпусе компьютера всегда присутствует потенциал в 110В. При «удачном» подключении программатора этого вполне достаточно для того чтобы сжечь микроконтроллер или LPT порт компьютера.

Заключение:
-Если Вы надумали собрать свой первый программатор и у Вашего компьютера есть LPT порт, то программатор «5 проводков» лучший вариант! Он предельно прост и его повторить не составит труда. Кроме того, программатор совместим с классическими программаторами STK200/300, а значит, он будет поддерживаться многими программами для программирования AVR.
-Если Вы планируете программировать довольно часто, с целью обезопасить LPT порт, рекомендую собрать LPT программатор с буферными элементами (неплохой вариант LPT программатора можно посмотреть на изиэлектроникс) или собрать такой же простой (COM порт гораздо выносливей и сжечь его трудней).

(Visited 62 411 times, 6 visits today)