Думаю, ни для кого не секрет, что первоначально программу в микроконтроллер заливают при помощи специального устройства — программатора. Конечно, ардуинщикам обычно не нужно об этом беспокоиться — у них есть bootloader (загрузчик), заранее прошитый в микроконтроллер, и прошивку он забирает по UART через COM-порт или через USB. Но чтобы прошить этот загрузчик или другую прошивку в «чистый» МК, нужен программатор.
Но в этой статье мы не будем рассматривать сборку и пайку программатора с нуля, а воспользуемся возможностями Arduino. Дело в том, что на большинстве плат Arduino до версии Uno есть микросхема FT232RL компании FTDI.
Эта микросхема представляет собой конвертор UART->USB, предоставляя операционной системе виртуальный COM-порт, работающий через USB. Но в данном случае нам нужна другая её возможность — управление отдельными выводам микросхемы, именуемое режимом bit-bang, которое позволяет «завернуть» произвольный протокол в USB. Задача состоит в том, завернуть в USB протокол прошивки МК.
Микроконтроллеры AVR, используемые в Arduino, прошиваются по уже знакомому нам протоколу SPI через разъём для внутрисхемного программирования — ISP (In-System Programming). Он так называется потому, что позволяет прошивать МК прямо в конечном устройстве. Вот как выглядит этот разъём на плате CraftDuino:
MISO, MOSI, SCK, RESET — это всё линии шины SPI, только вместо SS — RESET.
Но нам ещё нужен доступ выводам FT232RL, через которые будет осуществляться прошивка, и разработчики Arduino позаботились об этом, сделав разъём X3 (икс-три):
Если на вашей плате только контактные площадки для X3, нужно будет припаять кусок PLS-гребёнки самим.
Пины этого разъёма имеют следующее назначение для ISP-программатора:
1 (CTS) — MISO
2 (DSR) — SCK
3 (DCD) — MOSI
4 (RI) — RESET
А у CraftDuino вместо X3 есть стандартный разъём RS232, тоже соединённый с FT232RL, из которого нам нужны те же 4 вывода:
1 (CD) — MOSI
6 (DSR) — SCK
8 (CTS) — MISO
9 (RI) — RESET
Пораскинув мозгами, сделаем кабель для нашего импровизированного ISP-программатора:
С одного конца кабеля — разъёмы для Arduino X3/CraftDuino UART, и для питания:
А с другого конца — стандартный разъём ISP:
Обычно для прошивки AVR используется популярная утилита avrdude, которая поддерживает множество различных программаторов и моделей МК, её использует даже среда Arduino IDE для заливки скетча. Для этой утилиты есть патч, позволяющий прошивать МК через микросхему FT232RL, используя режим bit-bang. Нашлись добрые люди, которые уже пропатчили Windows-версию avrdude для работы с bit-bang-программатором на базе этой микросхемы, а я сделал то же и для Linux:
Версия 5.10, deb-пакет для Linux i386 и amd64 (x86_64).
Архив с исходными кодами версии 5.10, библиотекой libftd2xx-1.0.4 с официального сайта FTDI и правлеными Makefile.in и avrdude.conf, чтобы всё это собиралось, корректно устанавливалось и работало. Проверял только на Ubuntu 11.04 (i386 и amd64).
Собственно, deb-пакеты собраны из выложенного тут патченого дистрибутива, но для параноиков есть другой вариант — пропатчить и собрать avrdude самолично, про это читайте тут. Только в avrdude.conf нужно добавить следующие строчки, а не то, что написано в статье по ссылке:
Если вы работаете в Linux, придётся сделать ещё несколько действий (FTDI нас любит):
Убить драйвер ftdi_sio, который мешает avrdude открыть COM-порт FTDI:
sudo rmmod ftdi_sio
Если хотите, можете занести этот модуль ядра в чёрный список, внеся в /etc/modprobe.d/blacklist.conf строчку:
blacklist ftdi_sio
Только имейте ввиду, что для работы с виртуальным портом /dev/ttyUSB0 и т.п. (нужно Arduino IDE) этот модуль должен быть запущен. Это можно делать командой
sudo modprobe ftdi_sio
По умолчанию, система при попытке avrdude открыть виртуальный COM-порт FTDI покажет ему кукиш, а он вам — не слишком информативное сообщение об ошибке. Нужно дать себе права на полный доступ к виртуальным COM-портам, создав в /etc/udev/rules.d/ файлик с именем 80-ftdi.rules следующего содержания:
USB Vendor ID и Product ID можно для верности уточнить командой lsusb, если Arduino подключена к компу:
...
Bus 005 Device 012: ID 0403:6001 Future Technology Devices International, Ltd FT232 USB-Serial (UART) IC
...
Потом нужно создать группу ftdi-user и добавить себя в неё:
sudo addgroup ftdi-user
sudo usermod -a -G ftdi-user <имя пользователя>
после чего нужно перелогиниться.
Ну и, чтобы служба udev узнала про изменения, нужно либо перезагрузить комп, либо вызвать
sudo udevadm trigger
В статье про программирование AVR на C товарищ noonv уже описал, как пользоваться avrdude, а я опишу лишь заливку загрузчика на Arduino Diecimila с ATmega168:
Устанавливаем необходимые для быстрой прошивки загрузчика fuse-биты: кварц > 8 МГц, встроенный делитель на 8 выключен:
Но консоль не всегда лучше гуя, особенно для задания fuse-битов, и есть гораздо более удобный и надёжный способ — воспользоваться программой SinaProg, разработанной иранскими программистами. Их сайт давно сдох, зато программа живёт и здравствует и по сей день. О её настройке подробно написано у Di Halt’а, ну а мы не будем терять времени и возьмём готовую настроенную сборку с пропатченным avrdude (в сборке Di Halt’а ошибка в одном из конфигов). Версии под Linux, увы, не существует.
В секции Hex file выбирается hex-файл, который нужно залить или считать. Записывать и считывать можно как память программ (Flash), так и энергонезависимую (EEPROM). В секции Device нужно указать конкретный МК, в секции Programmer — программатор (у нас это ftbb), порт (FTDI0) и скорость порта (9600).
Ну и то, ради чего стоит пользоваться этой программой — секция Fuses. В раскрывающемся списке можно выбрать предопределённые конфигурации fuse-битов, которые задаются в Fuse.txt. Но самое главное открывается нашему взору по нажатию кнопки Advanced:
Здесь можно набивать fuse-байты вручную, а можно нажимать на кнопки «C» рядом со значением байтов и выставлять фьюзы тыканием галочек с описаниями. Для заливки загрузчика сначала нажмём кнопку Read, чтобы считать текущие значения fuse, а затем настроим Low fuse: частота кварца — более 8 МГц, время старта МК — 65 мс, делитель на 8 выключен:
После настройки жмём кнопку Write и ждём появления надписи «Writing Fuses… OK».
Теперь можно в главном окне в секции Hex file выбирать файл загрузчика ATmegaBOOT_168_diecimila.hex и в секции Flash жать кнопку Program. Если в процессе будут возникать ошибки, то над индикатором прогресса есть кнопка ">", открывающая сбоку в окне лог работы avrdude.
А давайте-ка прошьём какой-нибудь другой МК — например, ATtiny13.
Поставим МК на макетку, подсоединим к ней все линии разъёма ISP от нашего bit-bang-программатора, прицепим светодиод через резистор на 500 Ом к 3-й ножке (DB4) и подтянем RESET к питанию резистором на 10 кОм:
Пишем в любимом текстовом редакторе простой код простой мигалки светодиодом в файл blink.c:
burjui@blackbox:~/tmp$ avrdude -c ftbb -P ft0 -p attiny13 -B 9600 -U flash:w:blink.hex
avrdude: BitBang OK
avrdude: pin assign miso 3 sck 5 mosi 6 reset 7
avrdude: drain OK
ft245r: bitclk 4800 -> ft baud 2400
avrdude: AVR device initialized and ready to accept instructions
Reading | ################################################## | 100% 0.00s
avrdude: Device signature = 0x1e9007
avrdude: NOTE: FLASH memory has been specified, an erase cycle will be performed
To disable this feature, specify the -D option.
avrdude: erasing chip
ft245r: bitclk 4800 -> ft baud 2400
avrdude: reading input file "blink.hex"
avrdude: input file blink.hex auto detected as Intel Hex
avrdude: writing flash (78 bytes):
Writing | ################################################## | 100% 0.64s
avrdude: 78 bytes of flash written
avrdude: verifying flash memory against blink.hex:
avrdude: load data flash data from input file blink.hex:
avrdude: input file blink.hex auto detected as Intel Hex
avrdude: input file blink.hex contains 78 bytes
avrdude: reading on-chip flash data:
Reading | ################################################## | 100% 0.50s
avrdude: verifying ...
avrdude: 78 bytes of flash verified
avrdude: safemode: Fuses OK
avrdude done. Thank you.
Перевтыкаем Arduino в USB и наблюдаем мигание светодиода при условии, что нет ошибок подключения (:
Вот так, путём нехитрых манипуляций руками и мозгами, можно сделать себе USB ISP-программатор, так что не нужно париться с отсутствием LPT на современных компах и COM-порта почти на любом ноутбуке — уж USB-то есть везде.
Похоже, что нет, т.к. там вместо FT232RL установлен МК ATmega32U со спец прошивкой. Во всяком случае, для такого функционала придётся писать свою прошивку (мегагемор).
Комментарии (7)
RSS свернуть / развернутьuniverseroot
pretorean
несколько картинок:
ардуина:
с питанием:
крафтина:
noonv
nimbus2k
mhl
burjui
mhl
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.