Как использовать arduino как программатор

Использование Arduino UNO в качестве программатора

80р, а ставить для этого Arduino ценой в

1000р. мне жаба не дает) + несколько резисторов, кнопок и 7-ми сегментный индикатор. Но остановился перед проблемой — в отличии от Arduino здесь нужен программатор. Поскольку я не сильно увлекаюсь МК, то программаторов у меня как-то не водится. Arduino теоретически можно использовать в этом качестве, но реально я этого никогда не делал.

Собственно, после этого этапа мы уже имеем программатор типа avrisp, но нужно еще подключить к нему наш МК.

2. Смотрим в datasheet к нужному МК(у меня это ATTiny2313A) и ищем pinout. На следующей картинке я отметил интересующие нас ноги.

3. Теперь пришел самый интересный этап — подключаем наш программатор к МК. Собственно схема подключения не представляет из себя ничего сложного, но есть одна хитрость — нужно подключить конденсатор в 10мкФ(uF) между выходами RESET и GND у Arduino. Причем выход «-» (отмечен белой полосой) должен быть подключен к GND. Данный трюк предотвратит перезагрузку Arduino при заливке прошивки в МК.

Соединяем ноги МК и пины Arduino в соответствии с функционалом из pinout и sketch (Pin10 с ногой PA2, Pin11 с ногой PB5 и тд). Помним что VCC это питание, а в нашем случае — +5V. Для индикации я выбрал следующие светодиоды:
9: Heartbeat — Зеленый. Показывает что программатор работает. В процессе простоя постоянно мигает.
8: Error — Красный. Теоретически загорается при ошибках, но еще ни разу не видел.
7: Programming — Синий. Мигает аналогично Arduino’вским RX/TX при заливке прошивки в МК.
Повесил их через резисторы 220 Ом.
Собранная схема будет выглядеть примерно вот так:

4. Подготавливаем прошивку для нашего МК. Для тестирования я решил использовать обычное мигание светодиодом:

Компилируем в hex (выдрал команды из какого-то Makefile от WinAVR):

Хочу обратить внимание на ограничение скорости заливки в 19200. Без этого параметра я долго пытался что-то залить, но avrdude мне упорно возвращал ошибки типа «programmer is not responding» или «not in sync».

После этого можно подключить светодиод к ноге PB0 МК(через резистор конечно) и посмотреть как он мигает.

Источник

Как использовать arduino как программатор

Универсальный AVR-программатор на Arduino.

Автор: AV_K
Опубликовано 31.10.2016
Создано при помощи КотоРед.

Как то понадобилось мне позаливать скетч из Arduino IDE в мелкий восьминогий ATTiny85, как правило, для этого используется Arduino с соответствующим скетчем ArduinoISP. Несколько китайских клонов Arduino Nano у меня имелось, поэтому и использовал их. Все бы хорошо, но мне не недоставало одного вывода. Точнее он имеется у тини (вывод RESET), но чтобы задействовать его как цифровой вход, нужно запрограммировать соответствующий фьюз. С помощью ArduinoISP это можно сделать только один раз, и последующие попытки заливки скетчей с помощью этого и других программаторов ISP становятся невозможными, поскольку вывод с функцией RESET становится не доступным. Если дальнейшей модификации скетча (программы) не требуется, то и проблем нет, но в процессе разработки какого то устройства требуется неоднократная перепрошивка мк. Выход из этой ситуации один – использование высоковольтного программатора. Для AVR контроллеров с выводами 8, 14 используется высоковольтное последовательное программирование, а для мк с выводами 20 и больше – высоковольтное параллельное. Я озадачился поиском подобного программатора, но для меня было принципиально важно, чтобы он был на основе Arduino и работал из под Arduino IDE. Рассматривал вариант использования восстановителя фьюзов для тини, но уж очень хлопотная получается перепрошивка. Это нужно сначала восстановить фьюз, затем перепрошить мк, затем фьюз и т.д. В силу своих скромных способностей в программировании, вариант самому написать скетч для высоковольтного программатора на Arduino отпадал. А вот поиск в инете увенчался успехом. Спасибо парню по имени Matthias Neerache, который создал для нас этот уникальный софт для ардуино.

ScratchMonkey использует расширенную версию протокола STK500v2. Он реализует следующие методы программирования:

— ISP (In-Sistem Programming) внутрисхемное программирование использует 4х проводный протокол SPI для программирования и поддерживается почти всеми AVR мк. Главный недостаток – при определенных установках фьюзов может быть не пригодным для использования. В ISP режиме ScratchMonkey работает аналогично встроенному в IDE ArduinoISP программатору. Однако, ScratchMonkey немного более универсальный, поддерживает микроконтроллеры с более чем 128КБ флэш-памяти, и может работать с различными настройками фьзов определяющих режим генератора тактовой частоты мк. Имеет дополнительный выход XTAL (сигнал тактовой частоты), что позволяет запрограммировать мк с настройкой фьюзов на внешний генератор. Кроме того, ScratchMonkey может эмулировать SPI (на те же пины) на более низкой частоте чем аппаратный SPI (Limp Mode), что позволяет программировать мк с внутренним генератором тактовой частоты, настроенным на 128 кГц.

— HVSP (High Voltage Serial Programming) высоковольтное последовательное используется для программирования мк 8 и 14 пин и не зависит от состояния фьюзов. Требует внешний источник 12В и транзисторный ключ для подачи высокого напряжения на RESET пин.

— HVPP (High Voltage Parallel Programming) высоковольтное параллельное используется для программирования мк от 20 пин и выше, не зависит от состояния фьюзов. Также требует внешний источник 12В и транзисторный ключ для подачи высокого напряжения на RESET пин.

— TPI (Tiny Programming Interface) Тини программный интерфейс для мк семейства ATtiny4/5/9/10 (SOT23-6 package). ТПИ использует только 3 вывода, и может работать либо в режиме низкого напряжения или в режиме высокого напряжения. RESET пин может использоваться как обычные линии ввода/вывода.

Более чем достаточно функций для моих целей. Для начала тестирования составил простейшую схему (рис.1) на основе диаграммм из мануала ScratchMonkey и изготовил на макетке типа шилда для Arduino Nano (клона), Рис.2,3 (только ISP и HVSP режимы). Транзистор любой n-p-n.

scratchmonkey_stk500v2.name=ScratchMonkey (STK500 Mode)
scratchmonkey_stk500v2.communication=serial
scratchmonkey_stk500v2.protocol=stk500v2

scratchmonkey_stk500v2_hvsp.name=ScratchMonkey HVSP (STK500 Mode)
scratchmonkey_stk500v2_hvsp.communication=serial
scratchmonkey_stk500v2_hvsp.protocol=stk500hvsp

Вставляем эти строки в аналогичный файл IDE: arduino-1.6.12/hardware/arduino/avrp/rogrammers.txt. Добавляем к этим строчкам еще по 3 строки (выделены на рис.4), без них не работает. Открываем ArduinoIDE и видим, что добавились два программатора ScrstchMonkey (Рис.5).

В IDE открываем скетч ScratchMonkey.ino и прежде чем залить в Arduino добавим одну строчку. Дело в том, что при высоковольтном последовательном программировании было выявлено, что пин D11Arduino, подающий напряжение питания на мк при обращении к нему остается в 1, а значит программируемый мк остается под напряжением все время, что «не есть гуд». Я не знаю с какой целью автор это упустил, но при параллелном программировании питание отключается после обращения к мк. Открываем вкладку с файлом SMoHWIF_HVSP.h, находим функцию Stop() и добавляем строку digitalWrite(HVSP_VCC, LOW) Рис.6.

Компилим и заливаем скетч в Arduino (без шилда). Вставляем Arduino в шилд, подключаем к разъему (ISP или HVSP) через переходник Attiny. Для режима HVSP подключаем 12V. В пункте Инструменты/Программатор выбираем соответствующий программатор (Рис.5). В пункте «Плата» выбираем предварительно установленные тини. Как добавить ATTiny в IDE здесь. Открываем в IDE файл скетча для тини и заливаем в мк кнопкой «Загрузка» или «Загрузить через программатор».

Что бы сделать действительно универсальный программатор AVR микроконтроллеров из Arduino родилась такая схема, Рис.7, реализующая все возможности ScratchMonkey.

Как видим схема гораздо проще, по сравнению с программаторами с аналогичными возможностями. На линии портов установлены ограничительные резисторы 1кОм, с целью предотвращения кз на этих линиях при неблагоприятных условиях. DD2 – dc/dc конвертер на микросхеме ME2149F 5/12V c Aliexpres Рис.8.

Или самодельный на MC34063, Рис.9. Рис.9

SA1 включает высокое напряжение и переключает низковольтный и высоковольтный режимы. Светодиоды показывают состояние программатора. Разъем XR1 (Debag) для дополнительной отладки программатора, если что-то пойдет не так и сообщений avrdude не достаточно. Подключается к выводам RX и общий конвертера USB/UART, например к такому, Рис.10:

При параллельном программировании к разъему HVPP контроллеры подключаются согласно таблице 1 и даташиту.

Чтобы работали индикаторы и программатор TPI, как заявляет автор, необходимо пропатчить исходники avrdude, заново собрать и скомпилировать.

Пропатченные и скомпилированные файлы avrdude.exe и avrdude.conf вставляются в папки ArduinoIDE вместо штатных файлов. В файл programmers.txt вставляются строки:

scratchmonkey.name=ScratchMonkey ISP/TPI
scratchmonkey.communication=serial
scratchmonkey.protocol=scratchmonkey
scratchmonkey.program.protocol= scratchmonkey
scratchmonkey.program.tool=avrdude
scratchmonkey.program.extra_params=-P

scratchmonkey_hvsp.name=ScratchMonkey HVSP
scratchmonkey_hvsp.communication=serial
scratchmonkey_hvsp.protocol=scratchmonkey_hvsp
scratchmonkey_hvsp.program.protocol= scratchmonkey_hvsp
scratchmonkey_hvsp.program.tool=avrdude
scratchmonkey_hvsp.program.extra_params=-P

scratchmonkey_hvpp.name=ScratchMonkey HVPP
scratchmonkey_hvpp.communication=serial
scratchmonkey_hvpp.protocol=scratchmonkey_pp
scratchmonkey_hvpp.program.protocol= scratchmonkey_hvpp
scratchmonkey_hvpp.program.tool=avrdude
scratchmonkey_hvpp.program.extra_params=-P

Готово. В списке программаторов IDE должны добавиться три программатора:

При программировании должны работать индикация и TPI программирование.

Так как ScratchMonkey использует avrdude, то он будет работать и с оболочками дуды. Например с AVR8-Barn-O-Mat (барномат), необходимо только в установках указать пути расположения файлов avrdude, тогда при следующем запуске «барномата» в списках программаторов увидим ScratchMonkey. Оболочки удобны при заливке HEX-файлов.

Источник

Программаторы, ISP, фьюзы

Загрузка прошивки

В этом уроке мы рассмотрим загрузку прошивки в ардуино через внешние “программаторы”. Давайте вспомним, о чем уже говорили в одном из первых уроков: загрузка прошивки в Arduino возможна двумя способами:

Загрузчик (bootloader)

Загрузчик живёт в самом конце Flash памяти МК и позволяет записывать прошивку, отправляемую через UART. Загрузчик стартует при подаче питания на МК, ждёт некоторое время (вдруг кто-то начнёт слать код прошивки по UART), затем передаёт управление основной программе. И так происходит каждый каждый раз при старте МК.

Программатор

Помимо записи прошивки во flash память, программатор позволяет:

Программатор – ваш единственный друг при работе с “голым” микроконтроллером, то есть для его низкоуровневой настройки и загрузки прошивки.

USB-TTL (UART)

Этот способ реализован прямо на платах Arduino при помощи USB-TTL (USB-UART) преобразователя, именно поэтому мы можем подключить плату к компьютеру и загрузить код. USB-TTL позволяет только загрузку данных во flash, остальные возможности (как у ISP программатора) ему недоступны. В то же время он ограничен только возможностями загрузчика, но в этом уроке мы рассматриваем только стандартные. Также USB-TTL мост позволяет микроконтроллеру общаться с компьютером по последовательному соединению (тот самый Serial и монитор com порта). Есть платы без бортового USB-TTL, например Arduino Pro Mini. Для работы с ними нужно купить внешний USB-TTL преобразователь. Также загрузка прошивки через UART возможна и в “голый” микроконтроллер при условии наличия там загрузчика, который запишет принятый код во flash. Про запись загрузчика мы поговорим ниже. UART “загружатор” подключается к пинам RX и TX Ардуино (или микроконтроллера), RX->TX и TX->RX, также обязательно подключается земля GND. Если у прошиваемой платы нет своего питания, то подключается и питание. Загрузчик отрабатывает при запуске МК, поэтому непосредственно перед загрузкой прошивки МК должен быть сброшен (перезагружен), и для этого на платах USB-UART есть вывод DTR (Data Terminal Ready), который подключается к пину RST Reset и собственно выполняет сброс перед перед загрузкой прошивки. На платах Pro Mini есть отдельный пин DTR.

Китайцы выпускают USB-TTL модули в широком ассортименте, но в целом они все одинаковые по своей сути. Ссылка на результат поиска на aliexpress, и ссылка на все USB-TTL в моём любимом магазине WAVGAT. Что использую я? В основном платку на CP2102. Перед заказом модуля обязательно убедитесь в том, что у него есть выход DTR, иначе этот модуль можно будет использовать только для “общения” с контроллером через COM порт. Для работы с таким преобразователем нужно установить драйвер для чипа, на базе которого собран модуль, это может быть CP2102, CH340/341, FT232, PL2303 и другие. Прошивка загружается как обычно: выбираем порт, на котором сидит преобразователь, версию загрузчика и жмём загрузить, всё! Важный момент: на некоторых китайских версиях плат Arduino Pro Mini не распаян пин DTR, т.е. он не идёт на RST и автоматический сброс перед загрузкой прошивки не выполняется. В этом случае сброс нужно производить вручную, кнопкой RST, непосредственно перед загрузкой прошивки… Загрузка прошивки посредством загрузчика (bootloader) возможна с любого UART устройства, даже через Bluetooth. Но об этом мы поговорим в отдельном уроке.

Фьюзы (Pro)

Фьюзы (фьюз-биты) являются низкоуровневыми настройками микроконтроллера, которые хранятся в специальном месте в памяти и могут быть изменены только при помощи ISP программатора. Это такие настройки как выбор источника тактирования, размер области памяти под загрузчик, настройка отсечки по напряжению и прочее. Фьюз-биты собраны по 8 штук в байты (т.н. байты конфигурации), как типичный регистр микроконтроллера AVR. Таких байтов может быть несколько, они называются low fuses, high fuses, extended fuses. Для конфигурации байтов рекомендуется использовать калькулятор фьюзов (например, вот такой), в котором просто ставятся галочки на нужных битах, и на выходе получается готовый байт в hex виде. Рассмотрим на примере ATmega328p:

Важный момент: в AVR биты у нас инверсные, то есть 1 это выкл, 0 это вкл. Расставляя галочки в калькуляторе, мы формируем байт, галочка стоит – бит включен, но в результирующем байте включенные биты являются нулями. Об этом стоит задумываться при ручном составлении фьюз-байта, при использовании калькулятора можете об этом даже не вспоминать. Что позволяют настроить биты?

* – прошивка возможна при помощи высоковольтного программатора

Лок-биты (Pro)

Лок-биты (lock-bits) позволяют управлять доступом к памяти микроконтроллера, что обычно используется для защиты устройства от копирования. Лок-биты собраны опять же в конфигурационный лок-байт, который содержит: BOOTLOCK01, BOOTLOCK02, BOOTLOCK11, BOOTLOCK12, LOCKBIT1, LOCKBIT2 (для ATmega328). Калькулятор лок-битов можно использовать этот. BOOTLOCK биты позволяют запретить самому МК запись (самопрограммирование) во flash память (область программы и область загрузчика)

А вот локбиты LOCKBIT позволяют запретить запись и чтение flash и EEPROM памяти извне, при помощи программатора, т.е. полностью защитить прошивку от скачивания и копирования:

Таким образом включив LOCKBIT1 (лок-байт будет 0x3E) мы запретим внешнюю запись во Flash и EEPROM память, т.е. при помощи ISP программатора, а включив LOCKBIT1 и LOCKBIT2 (лок-байт: 0x3C) полностью заблокируем заодно и чтение данных из памяти микроконтроллера. Повторюсь, всё описанное выше относится к ATmega328p, для других моделей МК читайте в соответствующих даташитах.

ISP программатор

USBasp

Дешёвые ISP программаторы также есть в ассортименте у китайцев, рекомендую брать USBasp как самый распространенный. Поискать на алиэкспресс, мне нравится версия в корпусе. USBasp имеет не очень удобный выход 10-пин на шлейфе, поэтому рекомендуется купить также переходник 10-пин на 6-пин, который позволяет сразу подключаться к ISP header’у, который есть на большинстве плат Arduino. Внимание! Очень часто встречается брак в виде непропая контактов, поэтому во избежание проблем рекомендуется пропаять переходник и отмыть флюс (зубная щётка + бензин калоша).

Решение проблем

Решение большинства проблем с загрузкой через программатор (независимо от того, что написано в логе ошибки):

Для прошивки микроконтроллера, тактирующегося низкой частотой (менее 1 МГц внутренний клок):

Основные ошибки в логе Arduino IDE

avrdude: error: could not find USB device with vid=0x16c0 pid=0x5dc vendor=’www.fischl.de’ product=’USBasp’ Причина – компьютер не видит USB ASP

avrdude: error: program enable: target doesn’t answer. Причина – usbasp не видит подключаемый микроконтроллер

Arduino as ISP

Почти любая другая плата Arduino может стать ISP программатором, для этого нужно просто загрузить в неё скетч ArduinoISP:

ISP программатор подключается к четырем пинам микроконтроллера, не считая питания: один из пинов передает сброс, остальные – для передачи данных. Чтобы плата-программатор не сбрасывалась при загрузке, на неё нужно:

Решение проблем

Для прошивки микроконтроллера, тактирующегося низкой частотой (менее 1 МГц внутренний клок):

Работа в Arduino IDE

Прошивка загрузчика

Из Arduino IDE при помощи ISP программатора мы можем записать другой загрузчик (по факту загрузчик + фьюзы) и загрузить скетч, а также настроить/прошить фьюзы и лок-биты, но не очень удобным способом. Когда мы выбираем плату в Инструменты > Плата и загрузчик в Инструменты > Плата (загрузчик, bootloader), Arduino IDE автоматически делает “активным” нужный загрузчик. Нажимая Инструменты > Записать загрузчик мы прошиваем загрузчик, соответствующий выбранной плате и её настройкам. Также одновременно с загрузчиком прошиваются фьюзы и лок-биты, соответствующие выбранной плате в Arduino IDE. Как и где их поменять, смотрите чуть ниже. Рассмотрим на примере записи загрузчика для atmega328, стоящей на китайской плате Arduino NANO. На данный момент китайцы прошивают в МК старую версию загрузчика, которая называется old bootloader в меню платы. Оригинальные платы идут с более современным загрузчиком, поэтому при работе с китайскими платами нам приходится выбирать old bootloader для загрузки прошивки через бортовой usb порт. Подключим usbasp по схеме выше, выберем его как программатор в Инструменты > Программатор, выберем плату Arduino NANO, загрузчик для atmega328 (первый в списке). Нажмём записать загрузчик. Всё! Теперь плату можно шить через бортовой usb порт, выбирая первый загрузчик. Он кстати легче, быстрее “прошивает” и сама прошивка быстрее “запускается”.

Как убрать загрузчик?

В стандартном “ядре” Arduino не предусмотрен вариант “без загрузчика”. Для того, чтобы вручную убрать поддержку загрузчика, нужно уметь работать с boards.txt и фьюзами: нужно будет изменить фьюз BOOTRST и подправить максимальный размер скетча. Есть более простой вариант – найти и установить ядро, в котором реализован выбор загрузчика с вариантом “без загрузчика”, например для ATmega328 это miniCore и наше GyverCore. Нужно установить поддержку ядра по рассмотренной ранее инструкции, выбрать плату, указать вариант “без загрузчика” и нажать “Записать загрузчик”. В МК будут прошиты соответствующие фьюзы.

Загрузка скетча

Фьюзы

Файл конфигурации называется boards.txt и найти его можно в папке с ядром Arduino: C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\arduino\avr\boards.txt. Документацию на boards.txt можно почитать здесь. При желании можно вывести нужные фьюзы через калькулятор (читайте выше), изменить их в boards.txt (главное не запутаться, для какой выбранной конфигурации платы делается изменение) и прошить в МК, нажав Инструменты > Записать загрузчик.

Такая работа с фьюзами максимально неудобна, но есть и другие варианты:

Avrdudeprog

Видео

Источник

Про Ардуино и не только

четверг, 19 июля 2018 г.

Есть у меня пара идей для будущих публикаций, но в них будет использоваться программатор. Поэтому сегодня я расскажу о том, как превратить Ардуино в ISP программатор, для чего он нужен и как им пользоваться. А в качестве примера будет описана процедура прошивки загрузчика в Ардуино.

Что такое ISP?

ISP (In-System Programming) расшифровывается как внутрисхемное программирование. Это технология, которая позволяет программировать микроконтроллер, установленный в устройство. До появления этой технологии микроконтроллеры программировались перед установкой в устройство, а для их перепрограммирования требовалось их извлечение из устройства.

Существует 2 основных подхода внутрисхемного программирования:

Использование загрузчика существенно упрощает процесс перепрограммирования микроконтроллера, что особенно полезно при отладке. Но за удобство приходится платить. Во-первых, загрузчик занимает часть ПЗУ и для программы пользователя остается меньший объем памяти. Во-вторых, загрузчик не может изменить Fuse-биты и Lock-биты (в отличие от программаторов). Ну и, конечно, не обойтись без программатора, если вы хотите обновить бутлоадер или загрузить его в чистый МК. Таким образом существует ряд задач, которые могут быть выполнены только с использованием программатора. Если же у вас нет аппаратного программатора, то вместо него можно воспользоваться Ардуино, о чем и будет рассказано дальше.

Arduino as ISP. Прошивка загрузчика в Ардуино.

Итак, мы решили превратить Ардуино в программатор. Для примера попробуем прошить загрузчик в целевую плату Ардуино. Сначала подготовим плату, которую будем использовать в качестве программатора. Для этого загрузим в нее скетч ArduinoISP, его можно найти в стандартных примерах:

Если мы работаем с двумя платами Arduino Uno, то схема их подключения может выглядеть следующим образом:

Если используются не Uno, а другие платы Ардуино, то перед подключением программатора к целевой плате необходимо уточнить расположение на них выводов MOSI, MISO и SCK. Их расположение для различных плат приведено ниже в таблице. Как вы можете видеть, не на всех платах Ардуино линии SPI мультиплексированны с цифровыми выводами, поэтому для подключения к данному интерфейсу необходимо использовать разъем ICSP. Ниже показан пример подключения Uno в качестве программатора к плате Nano через ICSP разъем.

Обратите внимание на нумерацию выводов ICSP платы Nano: она начинается с правого нижнего угла. Поэтому на приведенной схеме Arduino Nano перевернута.

Теперь необходимо вернуться в Arduino IDE и изменить в ней параметры:

Резюмируя вышеописанное, выделим основные шаги для прошивки загрузчика с использованием Ардуино в качестве ISP программатора:

Прошивка скетча с использованием Arduino as ISP

Источник