Vlastní tvorba programátoru stk500
Obsah
Aby mikrokontroléry jako AVR fungovaly bez chyb, musí pravidelně aktualizovat firmware. K tomu slouží programátory, které mají konektor a výstup do PC. Ke konektoru je připojen mikroobvod a čip, který funguje jako převodník signálu z počítače. Taková zařízení lze zakoupit na bleších trzích nebo ve specializovaných prodejnách. Ale pokud máte potřebné detaily a dovednosti, jednoduchý programátor STK500 lze sestavit ručně.
Hlavní parametry AVR
Díky široké škále modelů jsou produkty ATMEL schopny sloužit mnoha účelům, zejména pokud jsou správně vybrány technické vlastnosti budoucího regulátoru. Pro firmware jakéhokoli čipu je důležité, aby byl programátor schopen před nahráním nového firmware správně přečíst jeho obsah, což znamená, že musí být plně kompatibilní. Typické mikroobvody rodiny mají následující parametry:
- velikost paměti flash - od 4 do 32 kilobajtů;
- RAM - od 512 bajtů do 2 kilobajtů;
- velikost firmwaru v modulu EEPROM - od 256 do 1024 bajtů;
- napájecí napětí - od 1,8 do 5,5 voltů.
Kromě toho jsou na trhu různé varianty pouzder mikroobvodů, které se liší způsobem osazení, počtem nožiček a geometrickým tvarem.
Jakýkoli mikroobvod lze připájet k desce dvěma různými způsoby:
- skrz, když jsou nohy utěsněny ze zadní strany;
- rovinný - s kolíky umístěnými na stejném místě jako tělo.
Pro práci s takovými částmi se používají různá zařízení. V prvním případě postačí páječka a ve druhém budete muset přidat horkovzdušný vysoušeč.
Počet a účel nohou mikroobvodu je dán jeho účelem. Na desce připravené k instalaci je nesmírně důležité správně a v souladu s diagramem uspořádat všechny stopy, protože nesprávné uzemnění nebo napájení může po prvním zapnutí poškodit celou konstrukci. Geometrický tvar je úplně posledním faktorem při výběru dílu, vybírá se, i když jsou koleje vytyčené, vyleptané a připravené k instalaci.
Podmínky, ve kterých může takový mikroobvod fungovat, jsou poměrně rozmanité, což je výhodné pro jeho multitasking. Teploty, při kterých zaručeně funguje, se pohybují v rozmezí od 55 stupňů pod nulou do 125 stupňů Celsia. Může být uložen s širším rozsahem. Krystal mikroobvodu je tepelně odolný, tedy ve správně sestavené desce se nebude přehřívat nad pasové údaje.
Sestavení programátoru pro mikroobvody
Pro STK500 je schéma poměrně jednoduché a neobsahuje součásti, které se obtížně instalují. Montážní operace se provádí v několika fázích. K provedení každého z nich potřebujete pracovní nástroje a různé díly.
Lze jej sestavit podle hotového schématu, ale se speciálními znalostmi je povolena zcela bezplatná úprava jakékoli konfigurace. Pokud například amatér není spokojen s navrženým konektorem pro připojení k PC, je povoleno jej vyměnit za podobný s podobnými závěry. Možností může být několik:
- MicroUSB je nejkompaktnější výstup, ale vyžaduje plnohodnotný USB adaptér. Lze použít na malých programátorech.
- USB Type-A - běžný konektor, který lze okamžitě připojit k odpovídajícímu portu v počítači. Vhodné pro ty lidi, kteří se snaží při práci s programátorem co nejvíce vyloučit vliv délky drátu.
- USB Type-B také vyžaduje drát, ale není tak náchylný k prasknutí v důsledku ohýbání. Ten správný kabel najdete na každé moderní tiskárně. Velmi citlivý na délku, s velkou hodnotou nemusí jednoduše dělat svou práci.
S rozšířením USB Type-C se takové konektory objevily, ale musíte je používat na vlastní nebezpečí a riziko.
Hlavní výhodou takových zařízení je, že není třeba hádat správnou polohu zástrčky, která má být připojena - díky symetrii se zasouvá nezávisle na ní.
K sestavení programátoru STK500 vlastníma rukama budete potřebovat:
- Leptaný plošný spoj, lakovaný a pocínovaný.
- Čip ATMEL mega8 - srdce zařízení.
- Čip CP2102 - převodník signálu. Slouží k poskytování komunikace přes USB.
- Páskování dle datasheetu.
Všechny prvky jsou pájeny bezolovnatou pájkou, aby vydržely různé pracovní podmínky. Nepraská a netvoří drážky, což může po několika letech provozu vést k náhlým „závadám“ nebo poruchám, které jsou z technického hlediska nevysvětlitelné. navíc, bezolovnatý je vysoce odolný vůči oxidaci, což znamená, že je schopen poskytovat vodivost mnohem déle.
Mikroobvody jsou instalovány podle klíče, ale pokud deska nemá označení, která noha by měla odpovídat, je lepší je zazvonit a identifikovat ty, kteří jsou zodpovědní za uzemnění. ATMEL mega8 má na jedné ze stran 5 takových nožiček, které pomohou v orientaci.
CP2102 je v některých případech planární mikroobvod, který nemůže nainstalovat každý. Nejprve jej musíte znovu zašroubovat, protože jako kontakty se používají jednoduché olověné body, a teprve poté jej nainstalovat a zahřát celou oblast fénem.
Volba quartz a ladícího konektoru
Důležitou věcí u každého programátoru je rozhraní, kterým bude komunikovat s flashovaným zařízením. Zkušenosti ukazují, že optimální by v tomto případě byl 10 nebo 6pinový ISP konektor. Je to levné, univerzální a dobře zdokumentované.
Uživatel tak nemusí pinout zdlouhavě hledat, což zjednodušuje jeho údržbu.
Existuje několik typů smyček, které slouží jako adaptéry mezi zařízeními. Kromě toho existují celé desky, které se zapojují do různých ISP, což zajišťuje dobrou modularitu. Jsou na nich připájeny různé porty, které slouží k připojení ethernetových kabelů, aby se následně po síti flashly JTAG konektory nebo jiná funkční zařízení. Existují také adaptéry MOLEX schopné dodávat další energii pro samoobsluhu (12 voltů).
Quartz musí být vybrán přísně podle frekvence hlavního mikrokontroléru. Tento indikátor můžete vidět v datovém listu. Pokud tam není, lze jej změřit osciloskopem. Chcete-li to provést, budete muset použít pracovní výkon na mikroobvod a upevnit sondy - jednu v blízkosti svorek, druhou na jakékoli noze zodpovědné za "uzemnění". Standardní výstupní frekvence by se měla blížit 1 MHz. Toto je nejběžnější možnost, pro kterou bude nejjednodušší vyzvednout křemen.
Instalace softwaru
Po ukončení procesu utěsnění dílů je čas zahájit prvotní inicializaci zařízení. Chcete-li to provést, vložte jej do počítače a počkejte, až operační systém určí. Po chvíli se zobrazí zpráva, že bylo detekováno nové zařízení. V závislosti na tom, zda bylo rozhodnuto okamžitě, existují dvě možnosti akce:
- začínáme, pokud ano;
- vyhledejte pomocí instalace ovladače, pokud ne.
Chcete-li najít software pro tento programátor, stačí zadat jeho název do vyhledávače a využít dostupné možnosti od uživatelů. Postup instalace je následující:
- Stáhnout archiv s ovladačem. Rozbalte to.
- Spusťte spustitelný soubor z vytvořené složky.
- Počkejte na dokončení instalace.
Poté možná budete muset restartovat. Pokud je po restartování operačního systému ve správci zařízení stále neznámé zařízení a ne plně definovaný programátor, je třeba provést několik dalších kroků. Nejprve musíte vypnout digitální ověření ovladače:
- Restartujte PC, po opětovném zapnutí stiskněte tlačítko F8.
- Z nabízených možností vyberte "Zakázat ověřování podpisu řidiče v systému".
- Spusťte operační systém a nainstalujte software prostřednictvím správce zařízení.
Chcete-li to provést, musíte kliknout pravým tlačítkem myši na nedefinovaný programátor a vybrat "Aktualizovat ovladač". Poté klikněte na „Hledat v tomto počítači“, přejděte přes složku „Průzkumník“ s ovladačem a klikněte na „Další“. Poté musíte počkat na dokončení instalace.
Nástroje pro blikač
Bez specializovaného softwaru nebude možné s tímto zařízením flashovat mikroobvody, a proto se doporučuje použít jednu z několika utilit populárních mezi nadšenci. Jedním z nich je AVR Studio (jeho moderní protějšek je Atmel Studio).
Za tímto účelem je zásuvný modul automaticky vytažen, aby mohl interagovat s STK500, takže nejsou nutné žádné další inicializační kroky.
Vlastnosti programu:
- Existuje simulátor chování firmwaru, schopný eliminovat všechny možné problémy ve fázi předběžného plánování.
- Existuje několik kompilátorů pro zlepšení kompatibility mezi softwarem napsaným v různých jazycích.
- Režim příkazového řádku pro ladění a ruční zadávání příkazů.
- Nativní podpora velkého množství pluginů, které zjednodušují některé akce.
V raných verzích programu existoval assembler, který nabízel možnost analýzy zdrojového kódu bajt po bajtu, ale vývojáři to považovali za nadbytečné, protože balík, který se neustále zvětšoval, těžší. V případě potřeby jej můžete získat ze starších verzí.
Další užitečnou utilitou je ChipBlasterAVR Chip Programmer. Je velmi všestranná, podporuje mnoho typů ovladačů a flexibilní přizpůsobení parametrů procesu firmwaru. Může přiřadit dávkové nahrávání softwaru několika čipům postupně, aniž by bylo nutné pokaždé nastavovat celý proces od začátku. Volí se také frekvence křemene, kterou lze nastavit jak přesně, tak ve dvou hodnotách.