Юрий Ревич - Занимательная микроэлектроника

Рис. 13.1. Параллельный программатор AutoProg

Надо сказать, что и тот и другой способ программирования не составляет никакого секрета и подробно излагается в описании любого AVR. Так что в принципе программатор может быть изготовлен самостоятельно как в виде аппаратного устройства, обычно подключаемого через COM-порт, так и в чисто программном виде, с подключением кристалла через LPT-порт. Причем Atmel даже приводит в своих рекомендациях (Application Notes, которые наши электронщики обычно ласково зовут «аппнотами», доступны на сайте Atmel по адресу: http://www.atniel.com/dyn/products/app_notes.asp?family_id=607) типовую схему простейшего ISP-программатора (см. «аппноту» AVR910, которая в PDF-формате содержит схему, а asm-файлы включают исходные коды «прошивки»). Программу для ПК, впрочем, придется писать самому, на основе описания процесса программирования (или доставать где-нибудь готовую, например, извлекать из AVR Studio), поскольку программатор лишь транслирует команды.

Конечно, изготовление такого программатора самостоятельно — это занятие очень «на любителя», потому что количество затраченных усилий отнюдь не соответствует результату. Программатор можно заказать в самой Atmel, хотя это и нецелесообразно по ряду причин, т. к. долго и дорого (зато поддержка AVR Studio, о которой далее, обеспечена). Дешевенькое «наколеночное» устройство такого типа можно приобрести рублей за 300 через Интернет, а цена «более фирменных» ISP-систем не выходит за пределы примерно 30 долл. Автор этих строк много лет пользуется программатором AS-2 фирмы Argussoft, который непосредственно подсоединяется к COM-порту (на рис. 13.2 он показан без соединительного кабеля).

Рис. 13.2. Программатор AS-2фирмы Argussoftв разобранном виде

Есть и аналогичная модификация AS-3, которая работает с USB. Программатор позволяет «прошивать» прямо в системе многие микросхемы Atmel (не только AVR), причем интерфейс управляющей программы на русском языке очень нагляден, что, в частности, дополнительно предохраняет от неверной установки Fuse-битов (см. раздел в конце этой главы). Поддерживается пакетная работа (когда стирание, запись и проверки объединяются в одну операцию), а также имеется полезная функция перепрошивки самого программатора, если он вдруг начинает сбоить.

Рис. 13.3. Программа-загрузчик к программатору AS-2

Программирующий разъем — десятиконтактный игольчатый IDС или PLD (подробнее про наименования разъемов такого типа см. главу 14 ) и именно на него будут ориентированы все схемы, приведенные в этой книге. Это не значит, что я вас призываю покупать именно AS, разъем такого типа стал стандартом и им снабжены многие ISP, кроме упоминавшегося простейшего ISP от самой Atmel, где разъем минимальный— шестиконтактный (три линии собственно SPI, а также два питания и Reset). Впрочем, при необходимости всегда можно изготовить переходник, т. к. все последовательные программаторы работают по одним и тем же линиям (в десятиконтактном разъеме «лишние» контакты служат для разделения сигнальных линий «земляными», так же, как в соединительном кабеле IDE-интерфейса жестких дисков).

Внешний вид программирующего разъема PLD-10 на макетной плате и разводка его выводов показана на рис. 13.4. Обратите внимание, что отсчет выводов ведется не по кругу, как для микросхем, в нижнем ряду расположены все нечетные выводы, в верхнем — четные (это удобно, т. к. не приходится нарушать нумерацию у разъемов с различным количеством контактов, когда короткие могут получаться из длинных простым «отламыванием» лишней части). Естественно, при отсутствии чехла ответная часть может быть при-соединена двумя способами, потому первый вывод на плате следует помечать (на фото видна черная точка, проставленная фломастером). Названия выводов соответствуют таковым у контроллера.

Рис. 13.4. Пример расположения программирующего разъема PLD-10на макетной плате и его разводка выводов

Ядро и система команд МК AVR с самого начала создавались в сотрудничестве с фирмой IAR Systems— производителем компиляторов для языков программирования C/C++. Поэтому структура контроллера максимально оптимизирована для того, чтобы можно было писать программы на языках высокого уровня. Так утверждает реклама, но верить подобным утверждениям стоит с некоторой оглядкой, т. к. все в конечном счете зависит от компилятора. Ведь задача перед ним стоит очень непростая: перевести строки на языке высокого уровня в команды контроллера, что для AVR ничуть не проще, чем для «настоящих» микропроцессоров, и потери тут неизбежны как в части компактности кода, так и времени его выполнения. Но это еще не самое главное.

Фирма IAR Systems в настоящее время предлагает серию пакетов Embedded Workbench для более чем двадцати типов МК различных фирм (под девизом «различные архитектуры — одно решение»). Здесь все рассчитано на то, чтобы человек, владеющий языком С, с минимальными потерями времени смог «пересесть» с одного на другой тип МК. В этом монструозном инструменте все было бы, возможно, и здорово, если бы не цена, которая измеряется в тысячах американских «президентов». Конечно, кое-кто в нашей стране может не придать этому значения (и многие не придают), но сначала стоит рассмотреть саму целесообразность такого подхода, а она вызывает обоснованные сомнения у многих специалистов.

Упомянем также, что IAR Systems — не единственный разработчик компиляторов с языка С для AVR. Есть куда более изящные и не столь «навороченные» инструменты (например, ICC for AVR от фирмы ImageCraft, CodeVisionAVR от HP Infotech), но в любом случае реальная цена их начинается от сотен евро. И это оправданно, поскольку рабочие инструменты должны быть качественными, а потому дешевыми быть не могут. Но для полноты картины стоит упомянуть и бесплатный WinAVR (AVRGCC, winavr.sourceforge.net), который создан на основе компилятора GNU GCC и, соответственно, распространяется по лицензии GPL (вместе с исходными кодами), обладающий всеми недостатками и достоинствами «свободных» продуктов, на чем мы здесь не будем останавливаться. Этот продукт поддерживается AVR Studio, о которой далее.

С другой стороны, фирменный ассемблер (в том числе и вариант, работающий в графическом режиме под Windows) абсолютно бесплатен. Даже если вы пойдете на поводу у тех, кто не придает никакого значения факту наличия у программных продуктов некоторой стоимости или рискнете обратиться к WinAVR, то вам необходимо еще принять во внимание следующие соображения. Язык С надо специально и отдельно учить. И в любом случае никто вас также и не освободит от подробного изучения аппаратной части МК. Для начинающего все это в совокупности может оказаться слишком сложным.