Многофункциональный универсальный программатор. Универсальный USB программатор Платные против самодельных

Этот программатор я начал разрабатывать еще в 90-е годы прошлого века. Он задумывался как простой и дешевый универсальный программатор для использования в любительских условиях с минимальными требованиями к компьютеру и с возможностью расширения номенклатуры программируемых микросхем.

В дальнейшем программа неоднократно дорабатывалась, номенклатура поддерживаемых микросхем расширялась. Последняя версия - август 2005г. Она поддерживает следующие классы микросхем: PROM : 155PE3, 556PTxx; EPROM : 2716...27512, 27C64...27C512; EEPROM : W27C512, 28C16A, 28C17A, 28C64A, AT28C64B, AT28C256, AT29C256/257/512; 8051 : 8751, 87C51, 87C51FA, 87C51FB, 87C51FC, 87C51RD+, AT89C51, AT89C52, AT89C55, AT89C1051, AT89C2051, AT89C4051, AT89S53, AT89S8252; PIC16 : PIC12F629/675, PIC16F84/C84, PIC16F627/A, PIC16F628/A, PIC16F648A, PIC16F73/74, PIC16F76/77, PIC16F873/874, PIC16F876/877, PIC16F876A/877A, PIC16C5xx, PIC16C6x, PIC16CE6xx, PIC16C7x; AVR : AT90S1200, AT90S2313, AT90S2323/2343, AT90S2333, AT90S4414/4434, AT90S4433, AT90S8515/8535, ATtiny10/11, ATtiny12, ATtiny15, ATtiny28; I2C : 24LC01...24LC512, PCA8581, PCF8582, ST24E16; PIC18 : PIC18Fxx2/xx8; PIC12 : PIC12C508/509, PIC12F508/509, PIC16F505.

Для ATMEL AVR поддерживаются все режимы программирования: как Low voltage, так и High voltage. Т.е. можно программировать в параллельном режиме все поддерживаемые AVR микроконтроллеры.

Принципиальная схема основного блока программатора показана на рисунке. Его легко собрать своими руками. Программатор представляет собой универсальный микропроцессорный контроллер на базе микроконтроллера КР1830ВЕ31 (80C31). В его состав входят следующие узлы: ПЗУ DD3 для хранения управляющей программы, ОЗУ DD5 для хранения данных, регистр для демультиплексирования адреса и данных DD2, параллельный порт для связи с программируемой микросхемой DD4, а также узлы приемника и передатчика RS-232, осуществляющие преобразование уровней – VT1 и VT2. Все эти элементы включены по стандартной схеме.

Основное отличие данного программатора от других – это возможность работы с любым компьютером, под управлением любой операционной системы. Не обязательно Windows или DOS, даже не обязательно IBM совместимый компьютер. Важно, чтобы имелся COM порт и стандартная коммуникационная программа для работы с ним. Если нет COM порта, программатор можно подключить и к USB через адаптер USB-COM. Поддерживаются кодировки DOS, Windows и KOI-8.

На компьютере должна быть запущена какая-либо коммуникационная программа, например «Telemax», входящая в комплект Norton Commander, «Terminal» из Windows и т.п. Я обычно пользуюсь простой, но очень удобной программой «Tera Term Pro 2.3».

Пользователь управляет процессом программирования, набирая на клавиатуре компьютера команды и наблюдая на экране результаты их выполнения. Все команды состоят из одной или двух латинских букв, которые можно набирать, как в верхнем, так и в нижнем регистре клавиатуры. За командой могут следовать один, два или три цифровых параметра, разделенных пробелом. Не значащие нули слева можно не вводить, а команду редактировать клавишей "Back Space". Ввод завершается нажатием "Enter". В случае какой-либо ошибки при вводе выдается сообщение "ERROR", а на выполнение команд, последствия которых могут быть необратимы для программируемой микросхемы, запрашивается подтверждение. Полный список всех доступных команд постоянно присутствует на экране, поэтому, даже если пользоваться программатором один раз в год, не придется что-либо вспоминать.

При работе с программатором вначале необходимо нажать на клавиатуре компьютера любую буквенно-цифровую клавишу в латинском регистре, т.е. с кодом менее 128. При этом программатор автоматически определит скорость работы порта и будет посылать информацию в компьютер на этой же скорости. Если все сделано правильно, на экране появится предложение выбрать кодовую таблицу, с которой будет работать программатор. Как указывалось выше, поддерживается кодировка DOS, Windows и KOI-8. Все дальнейшие сообщения будут выводиться на экран на русском языке. Если символы не читаемы, значит кодовая таблица выбрана неверно и следует выключить и снова включить программатор, а затем выбрать другую кодировку.

Программа дорабатывалась в течение нескольких лет. В итоге - около 400(!) кбайт чистого текста на ассемблере. Кодировка - DOS, не пытайтесь перекодировать ассемблерный текст в Windows , это полностью нарушит работу программы.

Для расширения номенклатуры программируемых микросхем есть несколько путей. Во-первых, по мере появления у автора возможности, необходимости и желания, программа модернизируется. Во-вторых, архитектура программатора открытая, поэтому любой желающий, конечно, при наличии достаточных знаний и опыта, может написать свою собственную программу. Наконец, в-третьих, можно разработать программный модуль для нужного типа микросхемы и непосредственно перед программированием загружать его в верхнюю половину ОЗУ в виде HEX файла, а затем запускать на выполнение командой G из меню.

Печатную плату я рисовал вручную, в те годы Sprint Layout еще не было. Но был PCAD, в котором и прислал мне свои варианты платы один из радиолюбителей, повторивших эту конструкцию. Я, в свою очередь, делюсь этой информацией с Вами. Это дополнение выложено в архиве в том виде, в каком я его получил - "как есть". Более подробно работа с программатором описана в pdf файле, там же приведены схемы всех сменных блоков. Выкладываю также прошивку и исходный текст программы. Все ссылки ниже.

В интернете представлено множество схем программаторов микроконтроллеров. Представляю вариант внутрисхемного универсального USB программатора с возможностью отладки, которым пользуюсь я. Вы сможете собрать данный программатор своими руками.

Основой программатора является микросхема FT2232D . Представляет она собой преобразователь USB в два порта UART. Особенность заключается в том, что «верхний» канал А может работать в режимах JTAG, SPI и I 2 C, что и требуется для программирования микроконтроллеров, различных микросхем памяти и т.п.

Разработка данного USB-программатора ведется на компьютере с использованием библиотек от фирмы FTDI Chip.

Питается устройство от интерфейса USB. При правильной сборке схема не нуждается в настройке. Функционирование устройства зависит от мастерства разработчика ПО. Резисторы R8, R9, R12, R13, R14, R15, R16 являются токоограничивающими при неправильном соединении с устройством, соответственно, выводы программируемого устройства не должны соединяться с другими элементами в схеме, или иметь такие подтяжки, которые при образовании делителей напряжения не искажали бы логические уровни. Микросхема U1 используется для сохранения пользовательских настроек.

Выводы U2 (канал А):
24 - ADBUS0 – выход- в режиме JTAG TCK, в режиме SPI SK;
23 - ADBUS1 – выход- в режиме JTAG TDI, в режиме SPI DO;
22 - ADBUS2 – вход- в режиме JTAG TDO, в режиме SPI DI;
21 - ADBUS3 – выход- в режиме JTAG TMS, в режиме SPI как вспомогательный сигнал(CS);
20 - ADBUS4 – в режиме JTAG вход\выход, в режиме SPI вспомогательный выход. Этот вывод используется для подачи сигнала RESET в микроконтроллер;
15 - AСBUS0 – свободно программируемый вход\выход во всех режимах (опционно используется для подачи питания в программируемое устройство);
13 - AСBUS1 – свободно программируемый вход\выход во всех режимах.

В принципе, эти выводы многофункциональные. Их поведение определяется выбранным режимом при открытии порта.

Канал В используется для отладки программируемого устройства. Для этого нужно только иметь незадействованный порт UART в микроконтроллере. Далее дело техники. В программе микроконтроллера в нужных местах используем функцию форматированного вывода printf().

40 -BDBUS0 – выход- в режиме UART TXD;
39 -BDBUS1 – вход- в режиме UART RXD;
28 - BСBUS2 – выход- в режиме UART LED-индикатор (зажигается при передаче данных через USB);
27 - BСBUS3 – выход- в режиме UART LED-индикатор (зажигается при приеме данных через USB).

Ниже приведена печатная плата программатора

На сегодняшний день данный универсальный программатор поддерживает микроконтроллеры AVR по интерфейсам JTAG и SPI. Причем скорость прошивки Atmega64 по JTAG не более 5-и секунд, по SPI не более 8-ми секунд. Принципиально, прошивать можно любые микроконтроллеры, к которым распространяется спецификация для программатора. В настоящий момент, например, ведется разработка для поддержки микроконтроллеров NEC.

Рабочая форма поделена на две части: слева таблицы для работы с FLASH (сверху) и EEPROM (снизу), сюда можно открывать файлы или загружать прошивки из микроконтроллера, делать верификацию, править содержимое ячеек памяти; справа текстовое поле для отладки, сюда выводятся данные с канала В, также можно там вводить текст, который отправится в порт (функционально это аналог HyperTerminal). Разработка ведется на платформе Visual C# под Windows. Также есть возможность разрабатывать на других языках. Программатор может работать и под Linux.

Используемая литература:
1. А.В. Евстигнеев «Микроконтроллеры AVR семейств Tiny и Mega фирмы ATMEL», М. Издательский дом «Додэка-ХХI», 2005.
2. Future Technology Devices International Ltd. “FT2232D Dual USB UART/FIFO I.C.” , Datasheet, 2006.
3. Future Technology Devices International Ltd. “Software Application Development D2XX Programmer"s Guide” , Document, 2009.
4. Future Technology Devices International Ltd. “Programmers Guide for High Speed FTCJTAG DLL” , Application note AN_110, 2009.
5. Future Technology Devices International Ltd. “Programmers Guide for High Speed FTCSPI DLL” , Application note AN_111, 2009.
6. Эндрю Троелсен «С# и платформа.NET» М.,С-П. Питер, 2007.

Скачать исходники ПО и печатную плату в формате вы можете ниже

Борисов Алексей () г.Сызрань, Самарская обл.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
U1 Микросхема AT93C46D-8S 1 В блокнот
U2 Микросхема FT2232D 1 В блокнот
VT1 MOSFET-транзистор

BSS84

1 В блокнот
С1 Конденсатор 0.01 мкФ 1 В блокнот
С2, С3 Конденсатор 27 пФ 2 В блокнот
С4, С5, С7, С9, С10 Конденсатор 0.1 мкФ 5 В блокнот
С6 Конденсатор 0.033 мкФ 1 В блокнот
С8 Электролитический конденсатор 10 мкФ 1 В блокнот
R1 Резистор

2.2 кОм

1 0.05Вт В блокнот
R2 Резистор

10 кОм

1 0.05Вт В блокнот
R3, R4 Резистор

27 Ом

2 0.05Вт В блокнот
R5 Резистор

470 Ом

1 0.05Вт В блокнот
R6, R7 Резистор

1.5 кОм

2 0.05Вт В блокнот
R8-R16 Резистор

С развитием компьютерной техники, с каждым разом становится все меньше и меньше компьютеров оснащенных COM и LPT портами. Это в свою очередь вызывает затруднения, в частности у радиолюбителей, связанные с сопряжением средств программирования микроконтроллеров с персональным компьютером.

В данной статье приведено описание USB программатора для микроконтроллеров AVR, который можно собрать своими руками. Построен он на микроконтроллере Atmega8 и способен работать от USB разъема компьютера. Данный программатор совместим с STK500 v2.

Описание USB программатора

USB программатор построен на плате, сделанной из одностороннего фольгированного стеклотекстолита . На плате есть 2 перемычки: одна расположена под разъё­мом SPI, вторая перемычка расположена неподалеку от того же разъема.

После того как все детали будут запаяны нужно прошить микроконтроллер Atmega8 прошивкой приведенной в конце статьи. Фьюзы, которые необходимо выставить при программировании микроконтроллера Atmega8, должны выглядеть следующим образом:

  • SUT1 = 0
  • BOOTSZ1 = 0
  • BOOTSZ0 = 0
  • CKOPT = 0
  • SPIEN = 0

Необходимо напомнить, что в некоторых программах фьюзы выставляются противоположно этому. Например, в программе CodeVisionAVR необходимо проставить галочки напротив вышеперечисленных фьюзов, а в программе PonyProg наоборот.

Программирование Atmega8 через LPT-порт компьютера

Самый быстрый и дешевый способ запрограммировать Atmega8 – применить LPT-программатор для AVR. Подобная схема приведена ниже.

Питание микроконтроллера осуществляется от простого стабилизатора напряжения 78L05. В качестве оболочки для программирования можно использовать программу UniProf.

При первом включении программы и при не подключенном контроллере, нажав кнопку «LPTpins», необходимо настроит выводы LPT-порта следующим образом:

В момент запуска UniProf, она автоматом определяет вид микроконтроллера. Загружаем в память UniProf прошивку Atmega8_USB_prog.hex, отклоняем подключение файла EEPROM.

Выставляем следующим образом фьюзы (для программы UniProF), нажав кнопку «FUSE»:

Для запоминания установок нажимаем все три кнопки «Write». Затем нажав на «Erase» предварительно очищаем память прошиваемого микроконтроллера. После этого уже жмем на «Prog» и дожидаемся завершения прошивки.

Настройка USB программатора

После того как наш микроконтроллер прошит, его необходимо установить в плату USB программатора. Далее подключаем программатор к USB порту компьютера, но пока питание не подаем.

Настройка порта:

Настройка терминала:

Настройка ASCII:

Теперь после всех проделанных процедур, подаем питание на USB программатор. Светодиод HL1 должен промигать 6 раз и затем светится постоянно.

Для проверки связи USB программатора с компьютером 2 раза нажимаем клавишу «Enter» в программе HyperTerminal. Если все в порядке мы должны увидеть следующую картину:

Если это не так проверяем еще раз монтаж, особенно линию TxD.

Далее вводим версию программатора 2.10, так как без этого програм­матор не будет работать с программами «верхнего уровня». Для этого вводим «2» и нажимаем «Enter», вводим «а» (английская) и нажимаем «Enter».

USB программатор способен распознавать подключение программируемого микроконтроллера. Выполнено это в виде контроля «подтяжки» сигнала Reset к источнику питания. Этот режим включается и выключается следующим образом:

  • «0», «Enter» — режим выключен.
  • «1», «Enter» — режим включён.

Изменение скорости программирования (1МГц):

  • «0», «Enter» – максимальная скорость.
  • «1», «Enter» – сниженная скорость.

На этом подготовительная работа завершена, теперь можно попробовать прошить какой-нибудь микроконтроллер.

(скачено: 1 199)

Вот есть микроконтроллер, есть написанная программа. Что ещё нужно? Программатор! Ведь без помощи аппаратуры, которая сможет записать последовательностью сигналов процесс, который хочет реализовать человек, сложно будет что-то сделать. А как здорово сделать программатор своими руками!

Также здесь вы найдете описание программаторов и из другого семейства - АВР, но исключительно в сравнительных целях. Приступим к статье, где рассказывается, как сделать программатор-flash своими руками.

Для чего необходим программатор

Так как статья пишется в том числе и для читателей, не слишком осведомленных в этом вопросе, то необходимо взять во внимание и такой пункт. Программатор - это специальное устройство, которое посредством получаемых от компьютера сигналов программирует микроконтроллер, который будет управлять схемой. Качественное устройство является очень важным, ведь в таком случае можно будет быть уверенным в том, что МК не выйдет из строя, или, что важнее, из строя не выйдет компьютер. Есть небольшое уточнение: программатор для PIC своими руками делают только те, у кого есть микроконтроллеры этого семейства. Другие из-за другой архитектуры могут не работать. Но можно попробовать своими силами усовершенствовать представленные схемы и собрать программатор AVR своими руками.

Платные против самодельных

Отдельно нужно рассказать о приобретенных в магазинах и самодельных программаторах. Дело в том, что это устройства не очень-то и простые и требуют уже определённых навыков работы, практики пайки и умения обращаться с железом. При работе с купленным программатором от производителя или его дилера можно быть уверенным в том, что на прибор программа будет записана, и ничего не сгорит. А в случае обнаружения неисправностей в самом начале периода эксплуатации его можно вернуть и получить взамен работоспособное устройство.

А вот с самодельными программаторами всегда немного сложнее. Дело в том, что даже если они и тестировались, то, как правило, в очень узком диапазоне используемой техники, поэтому вероятность того, что что-то пойдёт не так, высока. Но даже если сама схема является полностью работоспособной, нельзя сбрасывать со счётов возможность того, что человек, собиравший схему, ошибётся в чем-то, что-то припаяет не так, и в результате будут иметь место печальные последствия как минимум для программатора. Хотя учитывая то, как любят микроконтроллеры перегорать, повреждения будут не только у него. При пайке своей платы, для того чтобы избежать негативных последствий, перед сборкой механизма следует проверить работоспособность всех элементов, которые будут использованы в плате, с помощью специальных устройств.

Драйвера

Первоначально следует подобрать программное обеспечение. В зависимости от схемы программатор может быть заточен или под один микроконтроллер, или под большое их количество. Тот, что будет далее рассматриваться, рассчитан примерно на 98 программаторов от 12-го до 18-го семейств. Для тех, кому понравится вариант сборки, следует уточнить, что в качестве драйверного программного обеспечения использовалась программа IC-PROG. Можете попробовать работать и с другой, но уже на свой страх и риск. Это информация для тех, кто хочет создать программатор для AVR своими руками. Далее будет указано, для каких семейств микроконтроллеров РІС он рассчитан. Если есть желание сделать программатор AVR своими руками или какой-то другой тип МК, то вы всегда можете попытаться.

Схема программатора

Вот тут уже можно попробовать сделать программатор для PIC своими руками. В качестве гнезда необходимо использовать разъем DB9. Можно сделать и USB-программатор своими руками, но для него понадобятся дополнительные элементы схемы, которые усложнят и без того довольно сложную плату. Также внимательно рассмотрите рисунок с различными прямоугольниками (чтобы знать, какие части за что отвечают). Выводы должны подключатся именно туда, куда нужно, иначе микроконтроллер превратится в небольшой кусочек пластика и железа, который можно поставить на стеночку как напоминание о былых ошибках. Процесс сборки и использования программатора таков:

  1. Собрать сам программатор так, как написано на схемах. Просмотреть на наличие некачественной пайки, а также потенциальных мест замыкания. Программатор рассчитан на работу с напряжением 15-18В, больше категорически не рекомендуется.
  2. Подготовьте среду управления прошивкой (выше было упоминание одной программы, с которой программатор точно работает).

Процесс прошивки микроконтроллера

Процесс прошивки микроконтроллера данными можно считать продолжением предыдущего списка:

  1. Произвести необходимые для работы программы настройки.
  2. Установить микроконтроллер в программатор так, как отмечено на схеме. Лучше лишний раз убедиться, что всё так, как должно быть, чем ехать за новым МК.
  3. Подключить питание.
  4. Запустить выбранное программное обеспечения (для этого программатора ещё раз посоветуем IC-Prog).
  5. В выпадающем меню вверху справа выбрать, какой именно микроконтроллер следует прошить.
  6. Подготовленный файл выбрать для программирования. Для этого перейдите по пути "Файл" - "Открыть файл". Смотрите, не перепутайте с «Открыть файл данных», это совсем другое, прошить микроконтроллер с помощью второй кнопки не получится.
  7. Нажать на кнопку «Начать программировать микросхему». Примерное время, через которое она будет запрограммирована - до 2 минут. Прерывать процесс программирования нельзя, это чревато выведением из строя микроконтроллера.
  8. И в качестве небольшого контроля нажмите на кнопку «Сравнить микросхему с буфером».

Не очень сложно, но эта последовательность действий позволяет получить качественный программатор, своими руками сделанный, для различных типов микроконтроллеров РІС.

Какие микроконтроллеры поддерживаются и могут быть прошиты программным обеспечением

Как уже выше упоминалось, этот программатор может работать как минимум с 98 моделями. Как можно заметить по схематическим рисункам и платам, он рассчитан на те МК, что имеют 8, 14, 18, 28 и 40 выводов. Этого должно хватить для самых различных экспериментов и построения самых разных механизмов, которые только можно сделать в пределах скромного бюджета среднестатистического гражданина. Можно выразить уверенность, что сделанный программатор своими руками сможет удовлетворить самых требовательных радиолюбителей - при условии, что он будет сделан качественно.