icsp интерфейс что это

Icsp интерфейс что это

ICSP
Внутрисхемное программирование
PIC-контроллеров

DOC Rev 1.03
(последнее обновление 19.05.2005)

Рекомендации по ICSP:

При использовании ICSP на плате устройства следует предусмотреть возможность подключения программатора. При программировании с использованием ICSP к программатору должны быть подключены 5 сигнальных линий:

Линия	Назначение
GND (VSS)	Общий провод.
VDD (VCC)	+ напряжение питания.
MCLR’ (VPP)	Вход сброса микроконтроллера / вход напряжения программирования.
RB7 (DATA)	Двунаправленная шина данных в режиме программирования.
RB6 (CLOCK)	Вход синхронизации в режиме программирования.

Остальные выводы микроконтроллера не используются в режиме внутрисхемного программирования.

Схемное решение:

Вариант подключения ICSP к микроконтроллеру PIC16F84 в корпусе DIP18:

ВНИМАНИЕ.
Рекомендуемая длина соединительного кабеля ICSP не более 50 см.

Наиболее частые ошибки:

Расположение выводов ICSP у PIC-контроллеров:

Внимание!
Материал только для общей справки. Обязательно убедитесь, что указанное расположение выводов соответствует выбранному вами микроконтроллеру. Для этого, обратитесь к Data Sheets и Programming Specifications на соответствующий микроконтроллер.

Пояснение: Вывод PGM рекомендуется «притягивать» к общему проводу (GND), через резистор, номиналом 1k.

Источник

Основное преимущество внутрисистемного программирования заключается в том, что оно позволяет производителям электронных устройств интегрировать программирование и тестирование в единый производственный этап и экономить деньги, вместо того, чтобы требовать отдельного этапа программирования перед сборкой системы. Это может позволить производителям программировать микросхемы на производственной линии своей собственной системы вместо того, чтобы покупать предварительно запрограммированные микросхемы у производителя или дистрибьютора, что делает возможным внесение изменений в код или конструкцию в середине производственного цикла. Другим преимуществом является то, что производство всегда может использовать последнюю версию прошивки, а новые функции, а также исправления ошибок могут быть реализованы и запущены в производство без задержек, возникающих при использовании предварительно запрограммированных микроконтроллеров.

Микроконтроллеры обычно припаиваются непосредственно к печатной плате и обычно не имеют схемы или места для подключения большого кабеля внешнего программирования к другому компьютеру.

СОДЕРЖАНИЕ

История

Микроконтроллеры, поддерживающие ISP, обычно снабжены выводами, используемыми периферийным устройством последовательной связи для взаимодействия с программатором, памятью Flash / EEPROM и схемой, используемой для подачи напряжения, необходимого для программирования микроконтроллера. Периферийное устройство связи, в свою очередь, подключается к периферийному устройству программирования, которое обеспечивает команды для работы с памятью Flash или EEPROM.

При разработке электронных плат для программирования ISP необходимо учитывать некоторые рекомендации, чтобы этап программирования был как можно более надежным. Некоторые микроконтроллеры с небольшим количеством контактов разделяют линии программирования с линиями ввода-вывода. Это может стать проблемой, если необходимые меры предосторожности не будут учтены при проектировании платы; устройство может повредить компоненты ввода / вывода во время программирования. Более того, важно подключать линии ISP к схемам с высоким импедансом, чтобы избежать повреждения компонентов программистом, а также потому, что микроконтроллер часто не может обеспечить достаточный ток для управления линией. Многим микроконтроллерам требуется выделенная линия RESET для входа в режим программирования. Необходимо обратить внимание на ток, подаваемый для управления линией, и проверить наличие сторожевых таймеров, подключенных к линии RESET, которые могут вызвать нежелательный сброс и, таким образом, привести к ошибке программирования. Более того, некоторым микроконтроллерам требуется более высокое напряжение для входа в режим программирования, и, следовательно, необходимо проверить, что это значение не ослабляется и что это напряжение не передается другим компонентам на плате.

Промышленное применение

Процесс внутрисистемного программирования происходит на заключительном этапе производства продукта и может выполняться двумя разными способами в зависимости от объемов производства.

В первом способе к программатору вручную подключается разъем. Это решение предполагает участие человека в процессе программирования, который должен соединить программатор с электронной платой с помощью кабеля. Следовательно, это решение предназначено для небольших объемов производства.

Микрочип ICSP

Для большинства микроконтроллеров Microchip программирование ICSP выполняется с использованием двух выводов, часов (PGC) и данных (PGD), в то время как высокое напряжение (12 В) присутствует на выводе Vpp / MCLR. Программирование низкого напряжения (5 В или 3,3 В) обходится без высокого напряжения, но оставляет за собой исключительное использование вывода ввода / вывода. Однако для более новых микроконтроллеров, в частности семейств микроконтроллеров PIC18F6XJXX / 8XJXX, переход в режимы ICSP немного отличается. Для входа в режим ICSP Program / Verify необходимо выполнить следующие три шага:

Отдельное оборудование, называемое программатором, требуется для подключения к порту ввода-вывода ПК с одной стороны и к PIC с другой стороны. Список функций для каждого основного типа программирования:

Программисты ICSP имеют много преимуществ, среди которых основными особенностями являются размер, доступность компьютерного порта и источник питания. Из-за различий в схеме межсоединений и целевой цепи, окружающей микроконтроллер, нет программатора, который работал бы со всеми возможными целевыми схемами или межсоединениями. Microchip предоставляет подробное руководство по программированию ICSP. Многие сайты предоставляют примеры программирования и схем.

PIC программируются с использованием пяти сигналов (шестой контакт «aux» предусмотрен, но не используется). Данные передаются по двухпроводной синхронной последовательной схеме, еще три провода обеспечивают программирование и питание микросхемы. Тактовый сигнал всегда контролируется программистом.

Источник

Средства программирования PIC-контроллеров

Введение

PIC-контроллеры остаются популярными в тех случаях, когда требуется создать недорогую компактную систему с низким энергопотреблением, не предъявляющую высоких требований по ее управлению. Эти контроллеры позволяют заменить аппаратную логику гибкими программными средствами, которые взаимодействуют с внешними устройствами через хорошие порты.

Миниатюрные PIC контроллеры хороши для построения преобразователей интерфейсов последовательной передачи данных, для реализации функций «прием – обработка – передача данных» и несложных регуляторов систем автоматического управления.

Компания Microchip распространяет MPLAB — бесплатную интегрированную среду редактирования и отладки программ, которая записывает бинарные файлы в микроконтроллеры PIC через программаторы.

Взаимодействие MPLAB и Matlab/Simulink позволяет разрабатывать программы для PIC-контроллеров в среде Simulink — графического моделирования и анализа динамических систем. В этой работе рассматриваются средства программирования PIC контроллеров: MPLAB, Matlab/Simulink и программатор PIC-KIT3 в следующих разделах.

• Характеристики миниатюрного PIC контроллера PIC12F629
• Интегрированная среда разработки MPLAB IDE
• Подключение Matlab/Simulink к MPLAB
• Подключение программатора PIC-KIT3

Характеристики миниатюрного PIC-контроллера

Семейство РIС12ххх содержит контроллеры в миниатюрном 8–выводном корпусе со встроенным тактовым генератором. Контроллеры имеют RISC–архитектуру и обеспечивают выполнение большинства команд процессора за один машинный цикл.

Для примера, ниже даны характеристики недорогого компактного 8-разрядного контроллера PIC12F629 с многофункциональными портами, малым потреблением и широким диапазоном питания [1].

• Архитектура: RISC
• Напряжение питания VDD: от 2,0В до 5,5В ( >path без аргументов приводит к отображению списка путей переменной path в окне команд (Command Window). Удалить путь из переменной path можно командой rmpath, например:

4. Создайте Simulink модель для PIC контроллера, используя блоки библиотеки «Embedded Target for Microchip dsPIC» (Рис. 13), или загрузите готовую модель, например, Servo_ADC.mdl.

Тип контроллера, для которого разрабатывается Simulink модель, выбирается из списка в блоке Master > PIC (Рис. 16, Рис. 10), который должен быть включен в состав модели.

Рис. 16. Выбор типа контроллера в блоке Master модели.

Рис. 17. Выбор компилятора S-функций dspic.tlc для моделей PIC-контроллеров в разделе «основное меню → Simulation → Configuration Parameters → Code Generation».

6. Откомпилируйте модель tmp_Servo_ADC.mdl. Запуск компилятора показан на Рис. 18.

Рис. 18. Запуск компилятора Simulink модели.

В результате успешной компиляции (сообщение: ### Successful completion of build procedure for model: Servo_ADC) в текущем каталоге создаются HEX файл для прошивки PIC контроллера и MCP проект среды MPLAB (Рис. 19).

Рис. 19. Результаты компиляции модели.

Запуск модели в Matlab/Simulink выполняется в окне модели кнопкой, условное время моделирования устанавливается в строке:

Управление компиляцией Simulink моделей из среды MPLAB

Управление компиляцией Simulink модели можно выполнять командами раздела Matlab/Simulink среды MPLAB, например, в следующем порядке.

1. Разработайте модель PIC контроллера в Matlab/Simulink. Сохраните модель.
2. Запустите MPLAB.
3. Выберите MPLAB меню → Tools → Matlab/Simulink и новый раздел появится в составе меню.

4. В разделе Matlab/Simulink откройте Simulink модель, например, Servo_ADC, командой «Matlab/Simulink → Specify Simulink Model Name → Open → File name → Servo_ADC.mdl → Open». Команда Open запускает Matlab и открывает модель.

5. Откомпилируйте модель и создайте MCP проект командами Generate Codes или Generate Codes and Import Files. Перевод MDL модели в MCP проект выполняется TLC компилятором Matlab.
В результате создаётся проект MPLAB:

со скриптами модели на языке Си.

6. Откройте проект: меню → Project → Open → Servo_ADC.mcp (Рис. 20).

Рис. 20. Структура MCP проекта Simulink модели Servo_ADC.mdl в среде MPLAB.
Проект Simulink модели готов для редактирования, отладки и компиляции в машинные коды контроллера средствами MPLAB.

Подключение программатора PIC-KIT3

Узнать какие программаторы записывают бинарный код в конкретный микроконтроллер можно в разделе меню → Configure → Select Device среды MPLAB 8.92. Например, программатор PIC-KIT3 не поддерживает контроллер PIC12C508A (Рис. 21, левый рисунок), но работает с контроллером PIC12F629 (Рис. 21, правый рисунок).

Рис. 21. Перечень программаторов для прошивки микроконтроллера.

Информацию об установленном драйвере программатора PIC-KIT3 можно запросить у менеджера устройств ОС Windows (Рис. 22).

Рис. 22. Информация об установленном драйвере программатора PIC-KIT3.

Схема подключения микроконтроллера PIC12F629 к программатору PIC-KIT3 показана на Рис. 23.

Рис. 23. Схема подключения микроконтроллера PIC12F629 к программатору PIC-KIT3.

Вывод PGM программатора для прошивки контроллеров PIC12F629 не используется. Наличие вывода PGM для разных типов PIC контроллеров показано на Рис. 24. Вывод PGM рекомендуется «притягивать» к общему проводу (GND), через резистор, номиналом 1К [3].

Рис. 24. Выводы PGM PIC контроллеров.

Индикация светодиодов программатора Olimex PIC-KIT3 показана в ниже:

Желтый — Красный — Состояние программатора
Вкл — Выкл — Подключен к USB линии
Вкл — Вкл — Взаимодействие с MPLAB
Мигает — Включен постоянно — Прошивка микроконтроллера

Не следует подключать питание микроконтроллера VDD (Рис. 23) к программатору, если контроллер запитывается от своего источника питания.

При питании микроконтроллера от программатора на линии VDD необходимо установить рабочее напряжение, например, 5В программой MPLAB (Menu → Programmer → Settings → Power), как показано на Рис. 25.

Примечание. При отсутствии напряжения на линии VDD MPLAB IDE выдает сообщение об ошибке: PK3Err0045: You must connect to a target device to use

Рис. 25. Установка напряжения VDD на программаторе PIC-KIT3 программой MPLAB IDE v8.92.

Если программатор не может установить требуемое напряжение, например, 5В при его питании от USB, в которой напряжение меньше 5В, MPLAB IDE выдает сообщение об ошибке: PK3Err0035: Failed to get Device ID. В этом случае, сначала необходимо измерить напряжение программатора — считать его в закладке меню → Programmer → Settings → Status, а затем установить напряжение (не больше измеренного) в закладке меню → Programmer → Settings → Power.

Рис. 26. Измерение (слева) и установка (справа) VDD напряжения программатора PIC-KIT3 программой MPLAB IDE v8.92.

Пример MPLAB сообщения успешного подключения микроконтроллера к программатору по команде меню → Programmer → Reconnect показан на Рис. 27.

Рис. 27. Сообщение MPLAB об успешном подключении микроконтроллера к программатору.

Можно программировать не только отдельный PIC контроллер, но и контроллер, находящийся в составе рабочего устройства. Для программирования PIC контроллера в составе устройства необходимо предусмотреть установку перемычек и токоограничивающих резисторов как показано на Рис. 28 [3].

Рис. 28. Подключение микроконтроллера в составе электронного устройства к программатору.

Заключение

Малоразрядные PIC-контроллеры имеют широкий диапазон питания, низкое потребление и малые габариты. Они программируются на языках низкого уровня. Разработка программ на языке графического программирования Simulink с использованием многочисленных библиотек значительно сокращает время разработки и отладки в сравнении с программированием на уровне ассемблера. Разработанные для PIC-контроллеров Simulink структуры можно использовать и для компьютерного моделирования динамических систем с участием контроллеров. Однако, из-за избыточности кода такой подход применим только для семейств PIC контроллеров с достаточными ресурсами.

Источник

Внутрисистемное программирование

Основное преимущество этой функции состоит в том, что она позволяет производителям электронных устройств интегрировать программирование и тестирование в один этап производства и экономить деньги, вместо того, чтобы требовать отдельного этапа программирования перед сборкой системы. Это может позволить производителям программировать микросхемы на производственной линии своей собственной системы вместо того, чтобы покупать предварительно запрограммированные микросхемы у производителя или дистрибьютора, что позволяет вносить изменения кода или конструкции в середине производственного цикла.

Содержание

История [ править ]

При разработке электронных плат для программирования ISP необходимо учитывать некоторые рекомендации, чтобы этап программирования был максимально надежным. Некоторые микроконтроллеры с небольшим количеством контактов разделяют линии программирования с линиями ввода-вывода. Это может стать проблемой, если необходимые меры предосторожности не будут учтены при проектировании платы; во время программирования устройство может повредить компоненты ввода / вывода. Более того, важно подключать линии ISP к высокоомным.схемы, чтобы избежать повреждения компонентов программистом и потому, что микроконтроллер часто не может обеспечить достаточный ток для управления линией. Многим микроконтроллерам требуется выделенная линия RESET для входа в режим программирования. Необходимо обратить внимание на ток, подаваемый для управления линией, и проверить наличие сторожевых таймеров, подключенных к линии RESET, которые могут вызвать нежелательный сброс и, таким образом, привести к ошибке программирования. Более того, некоторым микроконтроллерам требуется более высокое напряжение для входа в режим программирования, и, следовательно, необходимо убедиться, что это значение не ослабляется и что это напряжение не передается другим компонентам на плате.

Промышленное применение [ править ]

В первом способе к программатору вручную подключается разъем. Это решение предполагает участие человека в процессе программирования, который должен подключить программатор к электронной плате с помощью кабеля. Следовательно, это решение предназначено для небольших объемов производства.

Микрочип ICSP [ править ]

Для большинства микроконтроллеров Microchip программирование ICSP выполняется с использованием двух выводов, часов (PGC) и данных (PGD), в то время как высокое напряжение (12 В) присутствует на выводе Vpp / MCLR. Программирование низкого напряжения (5 В или 3,3 В) обходится без высокого напряжения, но оставляет за собой исключительное использование вывода ввода / вывода. Однако для более новых микроконтроллеров, в частности семейств микроконтроллеров PIC18F6XJXX / 8XJXX, переход в режимы ICSP немного отличается. [2] Для входа в режим ICSP Program / Verify необходимо выполнить следующие три шага:

Программисты ICSP имеют много преимуществ, среди которых основными особенностями являются размер, доступность компьютерного порта и источник питания. Из-за различий в схеме межсоединений и целевой цепи, окружающей микроконтроллер, нет программатора, который работал бы со всеми возможными целевыми схемами или межсоединениями. Microchip предоставляет подробное руководство по программированию ICSP [3]. Многие сайты предоставляют примеры программирования и схем.

Источник

Электроника для всех

Блог о электронике

AVR. Учебный курс. Трактат о программаторах

Программа для микроконтроллера пишется на любом удобном языке программирования, компилируется в бинарный файл (или файл формата intel HEX) и заливается в микроконтроллер посредством программатора.

Итак, первым шагом в освоении микроконтроллера обычно становится программатор. Ведь без программатора невозможно загнать программу в микроконтроллер и он так и останется безжизненным куском кремния.

Что же представляет из себя это устройство?
В простейшем случае программатор это девайс который связывает микроконтроллер и компьютер, позволяя с компа залить файл прошивки в память контроллера. Также нужна прошивающая программа, которая по специальному протоколу загонит данные в микроконтроллер.

Программаторы бывают разные под разные семейства контроллеров существуют свои программаторы. Впрочем, бывают и универсальные. Более того, даже ту же простейшую AVR’ку можно прошить несколькими способами:

Внутрисхемное программирование (ISP)
Самый популярный способ прошивать современные контроллеры. Внутрисхемным данный метод называется потому, что микроконтроллер в этот момент находится в схеме целевого устройства — он может быть даже наглухо туда впаян. Для нужд программатора в этом случае выделяется несколько выводов контроллера (обычно 3..5 в зависимости от контроллера).

К этим выводам подключается прошивающий шнур программатора и происходит заливка прошивки. После чего шнур отключается и контроллер начинает работу.
У AVR прошивка заливается по интерфейсу SPI и для работы программатора нужно четыре линии и питание (достаточно только земли, чтобы уравнять потенциалы земель программатора и устройства):

Сам же разъем внутрисхемного программирования представляет собой всего лишь несколько штырьков. Лишь бы на него было удобно надеть разъем. Конфигурация его может быть любой, как тебе удобней.
Однако все же есть один популярный стандарт:

Для внутрисхемной прошивки контроллеров AVR существует не один десяток разнообразных программаторов. Отличаются они в первую очередь по скорости работы и типу подключения к компьютеру (COM/LPT/USB). А также бывают безмозглыми или со своим управляющим контроллером.

Безмозглые программаторы, как правило, дешевые, очень простые в изготовлении и наладке. Но при этом обычно работают исключительно через архаичные COM или LPT порты. Которые найти в современном компьютере целая проблема. А еще требуют прямого доступа к портам, что уже в Windows XP может быть проблемой. Плюс бывает зависимость от тактовой частоты процессора компьютера.

Так что твой 3ГГЦ-овый десятиядерный монстр может пролететь, как фанера над Парижем.

Идеальный компьютер для работы с такими программаторами это какой-нибудь PIII-800Mhz с Windows98…XP.
Вот очень краткая подборка проверенных лично безмозглых программаторов:

Программаторы с управляющим контроллером лишены многих проблем безмозглых. Они без особых проблем работают через USB. А если собраны на COM порт, то без извращенских методик работы с данными — как честный COM порт. Так что адаптеры COM-USB работают на ура. И детали подобрать можно покрупней, чтобы легче было паять. Но у этих программаторов есть другая проблема — для того чтобы сделать такой программатор нужен другой программатор, чтобы прошить ему управляющий контроллер. Проблема курицы и яйца. Широко получили распространение такие программаторы как:

Внутрисхемное программирование, несмотря на все его удобства, имеет ряд ограничений.
Микроконтроллер должен быть запущен, иначе он не сможет ответить на сигнал программатора. Поэтому если неправильно выставить биты конфигурации (FUSE), например, переключить на внешний кварцевый резонатор, а сам кварц не поставить. То контроллер не сможет запуститься и прошить его внутрисхемно будет уже нельзя. По крайней мере до тех пор пока МК не будет запущен.
Также в битах конфигурации можно отключить режим внутрисхемной прошивки или преваратить вывод RESET в обычный порт ввода-вывода (это справедливо для малых МК, у которых RESET совмещен с портом). Такое действо тоже обрубает программирование по ISP.

Параллельное высоковольтное программирование
Обычно применяется на поточном производстве при массовой (сотни штук) прошивке чипов в программаторе перед запайкой их в устройство.

Параллельное программирование во много раз быстрей последовательного (ISP), но требует подачи на RESET напряжения в 12 вольт. А также для параллельной зашивки требуется уже не 3 линии данных, а восемь + линии управления. Для программирования в этом режиме микроконтроллер вставляется в панельку программатора, а после прошивки переставляется в целевое устройство.

Для радиолюбительской практики он особо не нужен, т.к. ISP программатор решает 99% насущных задач, но тем не менее параллельный программатор может пригодиться. Например, если в результате ошибочных действий были неправильно выставлены FUSE биты и был отрублен режим ISP. Параллельному программатору на настройку FUSE плевать с высокой колокольни. Плюс некоторые старые модели микроконтроллеров могут прошиваться только высоковольтным программатором.
Из параллельных программаторов для AVR на ум приходит только:

А также есть универсальные вроде TurboProg 6, BeeProg, ChipProg++, Fiton которые могут прошивать огромное количество разных микроконтроллеров, но и стоят неслабо. Тысяч по 10-15. Нужны в основном только ремонтникам, т.к. когда не знаешь что тебе завтра притащат на ремонт надо быть готовым ко всему.

Прошивка через JTAG
Вообще JTAG это отладочный интерфейс. Он позволяет пошагово выполнять твою программу прям в кристалле. Но с его помощью можно и программу прошить, или FUSE биты вставить. К сожалению JTAG доступен далеко не во всех микроконтроллерах, только в старших моделях в 40ногих микроконтроллерах. Начиная с Atmega16.

Компания AVR продает фирменный комплект JTAG ICEII для работы с микроконтроллерами по JTAG, но стоит он (как и любой профессиональный инструмент) недешево. Около 10-15тыр. Также есть первая модель JTAG ICE. Ее можно легко изготовить самому, а еще она встроена в мою демоплату Pinboard.

Прошивка через Bootloader
Многие микроконтроллеры AVR имеют режим самопрошивки. Т.е. в микроконтроллер изначально, любым указанным выше способом, зашивается спец программка — bootloader. Дальше для перешивки программатор не нужен. Достаточно выполнить сброс микроконтроллера и подать ему специальный сигнал. После чего он входит в режим программирования и через обычный последовательный интерфейс в него заливается прошивка. Подробней описано в статье посвященной бутлоадеру.
Достоинство этого метода еще и в том, что работая через бутлоадер очень сложно закосячить микроконтроллер настолько, что он не будет отвечать вообще. Т.к. настройки FUSE для бутлоадера недоступны.

Бутлоадер также прошит по умолчанию в главный контроллер демоплаты Pinboard чтобы облегчить и обезопасить первые шаги на пути освоения микроконтроллеров.

Pinboard II
Прошивка AVR с помощью демоплаты Pinboard II (для Pinboard 1.1 все похоже)

Спасибо. Вы потрясающие! Всего за месяц мы собрали нужную сумму в 500000 на хоккейную коробку для детского дома Аистенок. Из которых 125000+ было от вас, читателей EasyElectronics. Были даже переводы на 25000+ и просто поток платежей на 251 рубль. Это невероятно круто. Сейчас идет заключение договора и подготовка к строительству!

А я встрял на три года, как минимум, ежемесячной пахоты над статьями :)))))))))))) Спасибо вам за такой мощный пинок.

89 thoughts on “AVR. Учебный курс. Трактат о программаторах”

А что это делает в учебном курсе? чего не на главной странице?
Здарова, Артем, вот я и зашел, чего то не мог зайти долго…

Я постепенно правлю и переписываю старые статьи, чтобы привести их в более стройный и завершенный вид.

Источник