Programator mikrokontrolerów AVRmkII firmy Telwis Instrukcja obsługi Data ostatniej aktualizacji: 2013 01 05 Najnowsze instrukcje można ściągnąć bezpłatnie z działu wsparcia technicznego na stronie producenta. www.telwis.pl pomoc techniczna: support@telwis.pl
Przed pierwszym użyciem należy koniecznie zapoznać się z poniższą instrukcją obsługi Spis treści 1. Dane techniczne oraz wymagania sprzętowe...- 3-1.1. Charakterystyka:...- 3-1.2. Wymagania sprzętowe:...- 3-1.3. Diody LED...- 4-1.4. Wybór źródła zasilania zworka ZW...- 4-1.5. Opis złącza programującego...- 5-2. Instalacja sterowników w systemie...- 6-2.1. Instalacja sterowników AVR Jungo USB z AVR STUDIO...- 6-2.2. Instalacja sterowników dla trybu AVRDUDE / BASCOM / ARDUINO...- 7-2.3. Instalacja libusb (wymagane dla AVRDUDE / BASCOM / ARDUINO)...- 7-2.4. Problemy z instalacją sterowników dla trybu AVRDUDE / BASCOM AVR / ARDUINO w systemach 64-bitowych Win7 oraz Win8...- 10-2.5. Zmiana trybu AVRSTUDIO <->AVRDUDE/BASCOM AVR/ARDUINO czyli zmiana oprogramowania wewnętrznego (firmware)...- 11-3. Opis programowania w zależności od środowiska pracy...- 14-3.1. AVR STUDIO...- 14-3.2. BASCOM AVR...- 17-3.3. AVRDUDE...- 21-4. Wskazówki i uwagi dot. programowania pamięci...- 22 - - 2 -
1. Dane techniczne oraz wymagania sprzętowe 1.1. Charakterystyka: programator mikrokontrolerów AVR zgodny z AVRISP mkii, współpracuje ze środowiskiem AVRSTUDIO, AVRDUDE, BASCOM AVR oraz ARDUINO, obsługuje protokoły komunikacyjne: PDI (uc z rodziny XMEGA), TPI (uc z rodziny ATTINY) oraz ISP (ATMEGA i inne), programowanie pamięci FLASH oraz EEPROM, ustawianie/kasowanie fuse bitów oraz lock bitów, komunikacja oraz zasilanie w standardzie USB 2.0, możliwość zasilania z układu (1,8V 5,5V) lub zasilanie programatora (5V), buforowane wejścia/wyjścia, możliwość aktualizacji (w celu obsługi najnowszych procesorów). W oprogramowaniu firmware programatora AVRmkII firmy Telwis zostały wykorzystane biblioteki LUFA, które są wydane na licencji MIT, źródło: http://www.fourwalledcubicle.com/lufa.php 1.2. Wymagania sprzętowe: system operacyjny MS Windows (XP SP3, Vista, Win7, Win8) w wersji 32- lub 64- bitowej lub LINUX (z AVRDUDE), wolny port USB, współpracuje ze środowiskami: o AVR STUDIO 4, 5, 6 (min. wersja 4.12 z SP 1,2 i 3), o AVRDUDE (min. 5.8), o BASCOM AVR (min. 2.0), o ARDUINO. UWAGA: Domyślnie programator posiada wgrane oprogramowanie wewnętrzne (tzw. firmware) przystosowane do współpracy z AVR STUDIO. Istnieje możliwość zmiany konfiguracji we własnym zakresie zobacz rozdział [2.5] - 3 -
1.3. Diody LED Na programatorze znajdują się dwie diody LED sygnalizujące stan pracy programatora: LED A (bliżej gniazda USB) o sygnalizacja ciągła wskazuje że sterowniki są zainstalowane poprawnie i programator jest gotowy do pracy, o sygnalizacja pulsacyjna (~1Hz) wskazuje na brak poprawnie zainstalowanych sterowników w systemie, LED B o sygnalizacja w trybie programowania wskazuje stan pracy programatora, o sygnalizacja ciągła (dioda świeci) w trybie stand-by sygnalizuje błąd w pracy programatora (np. źle rozpoznane sterowniki) 1.4. Wybór źródła zasilania zworka ZW Istnieje możliwość wyboru trybu zasilania: A. zasilanie z układu EXT (domyślnie), B. zasilanie programatora USB, Domyślnie zworka jest ustawiona w pozycji programowania w układzie (układ zewn. jest zasilany z własnego źródła zasilania zob. foto). Możliwe jest programowanie układów z napięciem zasilania VCC = 1,8V 5,5V. Zworkę można przestawić na zasilanie z programatora (+5V). UWAGA: takie położenie zworki oznacza, że nie możemy programować w tym trybie układów, których napięcie zasilania VCC nie może przekroczyć 3,3V ponieważ z gniazda USB otrzymujemy VCC=5V. W tym trybie możemy programować tylko te mikrokontrolery które mają dopuszczalne napięcie co najmniej VCC=5,0V - 4 -
1.5. Opis złącza programującego W złączu programującym IDC16 zostały wyprowadzone wszystkie trzy protokoły (ISP, PDI, TPI): W zestawie znajduje się taśma do programowania w układzie. Część tasiemki zakończona wtykiem IDC10 (ISP) 1. MOSI 2. VCCJ (napięcie pobierane z płyty z programowanym układem) 3. NC (nie podłączone) 4. GND 5. RST (sygnał RESET dla programowanego układu) 6. GND 7. SCK (sygnał zegara dla protokołu ISP) 8. GND 9. MISO 10. GND Część tasiemki zakończona 6 pinami (żeńskimi), wspólna dla obu pozostałych protokołów PDI: 11. DATA 12. VCCJ 13. CLK (sygnał zegara dla PDI) 16. GND TPI: 11. DATA 12. VCCJ 13. CLK (sygnał zegara dla TPI) 15. RST (sygnał RESET dla programowanego układu) 16. GND - 5 -
2. Instalacja sterowników w systemie 2.1. Instalacja sterowników AVR Jungo USB z AVR STUDIO Przed instalacją sterowników należy zainstalować AVR STUDIO. W pakiecie AVR STUDIO znajdują się wymagane sterowniki AVR Jungo USB do programatora AVRISP mkii. W czasie instalacji pakietu należy zaznaczyć pole Install/upgrade USB driver. Po zainstalowaniu AVR STUDIO z powyższymi sterownikami, należy podłączyć programator do komputera. Po wykryciu nowego urządzenia przez system Windows, pojawi się okno w którym należy wybrać automatyczną instalacje nowego sprzętu lub wskazać katalog sterowników na dysku (domyślnie C:\Program Files\Atmel\AVR Jungo USB). Po prawidłowym zainstalowaniu sterowników, na programatorze powinna świecić się w sposób ciągły LED A, i jednocześnie się nie świecić LED B (zob. rozdział 1.3). Wskazówki: Jeżeli zainstalowano wcześniej AVR STUDIO bez opcji install/upgrade USB driver, wtedy trzeba doinstalować sterowniki w systemie w następujący sposób: 1. wybrać dodaj/usuń programy w panelu sterowania, 2. z listy wybrać AVR STUDIO, a następnie opcję zmień -> modify, 3. wybrać opcję install/update USB drivers Jeżeli procedura sterowników z jakiegoś powodu się nie powiodła, wtedy należy sterowniki zainstalować ręcznie z poziomu menedżera urządzeń. Należy pamiętać że zawsze najnowsze sterowniki są dostarczane z pakietem AVR STUDIO, dlatego niezbędna jest jego wcześniejsza instalacja. - 6 -
2.2. Instalacja sterowników dla trybu AVRDUDE / BASCOM / ARDUINO Jak zostało już wspomniane w rozdziale 1.2. programator jest dostarczany z oprogramowaniem wewnętrznym (firmware) przystosowanym do pracy z AVR STUDIO. Aby programator współpracował z AVRDUDE (a co za tym idzie również z BASCOM AVR czy ARDUINO) należy zmienić firmware programatora, co zostało opisane w rozdziale [2.5]. Po zmianie firmware, można przejść do instalacji sterowników dla tego trybu pracy. W tym trybie wymagane są również sterowniki AVR Jungo USB (zob. poprzedni rozdział 2.1). Aby nie było potrzeby instalacji całego pakietu AVR STUDIO dla samych sterowników, to istnieje możliwość ich instalacji z osobnego pakietu (AVRJungoUSB.exe). Po instalacji sterowników, AVRmkII w menedżerze urządzeń powinien być widoczny jako AVRISP mkii oraz WinDriver (zwykle w zakładce Jungo lub Atmel Devices). Powinna się świecić tylko LED A. Ponadto do prawidłowej pracy z AVRDUDE / BASCOM AVR / ARDUINO należy zainstalować sterowniki LIBUSB, co zostało opisane w kolejnym rozdziale. 2.3. Instalacja libusb (wymagane dla AVRDUDE / BASCOM / ARDUINO) Dla trybu AVRDUDE / BASCOM AVR / ARDUINO wymagana jest instalacja sterowników libusb z włączonym filtrem dla urządzenia. Sterowniki libusb można zainstalować np. z pakietu LibUsbDotNet (plik LibUsbDotNet_Setup.2.2.8 lub nowszy). Po uruchomieniu LibUsbDotNet_Setup oraz akceptacji licencji dochodzimy do okna, w którym zaznaczymy pozycję Runtime Files i klikamy Next. - 7 -
W jednym z następnych okienek należy zaznaczyć opcję Install libusb-win32 with filter capabilities i klikamy next. W okienku kończenia instalacji powinna być wybrana opcja Launch filter installer wizard. Klikamy finish i przechodzimy do instalatora filtra. Jest to także niezbędny krok bez instalacji filtra program nie będzie widział sterowników, mimo że będą figurowały w menedżerze urządzeń. - 8 -
W tym momencie programator musi być podłączony do portu USB. Automatycznie uruchomi się Filter Wizard (można go również uruchomić z menu start) z domyślnie zaznaczoną opcją Install a device filter. Klikamy Next. Kolejnym krokiem jest wybranie programatora (AVRISP mkii) z listy urządzeń a następnie kliknięcie Install. Jeżeli programatora nie ma na liście urządzeń, to znaczy że prawdopodobnie programator nie jest podłączony do portu USB ;) - 9 -
Jako potwierdzenie instalacji powinniśmy ujrzeć poniższy komunikat. LibUsb z włączonym filtrem został zainstalowany poprawnie i programator jest już gotowy do pracy. 2.4. Problemy z instalacją sterowników dla trybu AVRDUDE / BASCOM AVR / ARDUINO w systemach 64-bitowych Win7 oraz Win8 W niektórych przypadkach mogą wystąpić komplikacje podczas instalacji sterownika AVR Jungo USB w systemach 64-bitowych Windows 7 oraz 8 (system automatycznie pobierze błędny sterownik z windows update). Po podłączeniu urządzenia, AVRISPmkII w menedżerze urządzeń będzie widoczny jako sterownik z żółtym wykrzyknikiem LUFA AVRISP MkII Clone. W takim przypadku postępujemy następująco: klikamy prawym przyciskiem i aktualizujemy sterownik, wybieramy ręczny wybór sterownika na komputerze (druga opcja), wybieramy ręczny wybór urządzenia (druga opcja), wybieramy Atmel USB Devices, wybieramy opcje z dysku i następnie wskazujemy plik windrvr6, który znajduje się w katalogu drivers_win_64bit (jest to standardowy sterownik AVR Jungo WinDriver dla wersji 64-bitowej podpisany cyfrowo), klikamy dalej i instalujemy sterownik Jungo Powinien się zainstalować sterownik WinDriver pod tą nazwą kryje się nasz AVRISPmkII. Następnym krokiem jest zainstalowanie LibUsb oraz włączenie filtru dla zainstalowanego sterownika: należy zainstalować libusb-win32-devel oraz w trakcie instalacji włączyć filtr dla WinDriver (wcześniej zainstalowany sterownik dla AVRISPmkII) Jeżeli wszystko zrobiliśmy poprawnie, to programator powinien już działać z AVRSTUDIO / BASCOM AVR / ARDUINO w systemie 64-bitowym. - 10 -
2.5. Zmiana trybu AVRSTUDIO <->AVRDUDE/BASCOM AVR/ARDUINO czyli zmiana oprogramowania wewnętrznego (firmware) Domyślnie programator jest przygotowany do pracy ze środowiskiem AVR STUDIO. Aby działał poprawnie ze środowiskiem AVR DUDE, a co za tym idzie również ze środowiskiem BASCOM AVR czy ARDUINO, to należy go przeprogramować (zmiana firmware). Należy to zrobić przy pomocy programu FLIP używając dołączonych wsadów. Poniżej została opisana procedura krok po kroku. I. Zainstaluj oprogramowanie FLIP II. Przejdź w tryb bootloadera Otwórz obudowę programatora (cztery wkręty). Znajdziesz tam dwa przyciski (tactswitch e) opisane na płytce jako RES oraz PD7. Aby wejść w tryb bootloadera należy przycisnąć oba przyciski (RESET oraz PD7), a następnie zwolnić RESET jednocześnie przytrzymując jeszcze wciśnięty PD7. Po 1 sek. zwolnij przycisk PD7. Aktywny tryb bootloader a sygnalizowany jest zgaśnięciem LED ów. III. Zainstaluj sterowniki dla trybu bootloader a System wykryje nowy sprzęt. Należy wskazać sterowniki, które znajdują się w katalogu instalacyjnym FLIP a (C:\Program Files\Atmel\Flip 3.4.3\usb) IV. Uruchom FLIP Program uruchomi się, ale ikonki będą nieaktywne: Przed zmianą oprogramowania wewnętrznego, należy połączyć się z urządzeniem w trybie bootloadera. - 11 -
V. Wybierz typ układu Wybierz Device -> Select, a następnie z rozwijanej listy wybierz mikrokontroler AT90USB162. Kliknij OK. VI. Połącz się z urządzeniem Wybierz ikonę wtyczki USB (druga od lewej) i kliknij Open. Uzyskaliśmy w ten sposób połączenie z urządzeniem w trybie bootloader a. Pozostaje tylko je przeprogramować. - 12 -
VII. Załaduj firmware do bufora Wybierz File -> Load HEX file, a następnie wskaż na dysku odpowiedni plik firmware. Przykładowy plik jest pokazany na załączonym obrazku (znajduje się on na płycie CD) Po upewnieniu się, że wybraliśmy prawidłowy plik klikamy OK, a następnie przycisk RUN firmware zostanie wgrany do pamięci urządzenia. VIII. Wyjdź z trybu bootloader a (zresetuj urządzenie) Po załadowaniu firmware do pamięci urządzenia, klikamy Start Application. Programator posiada już zmieniony wsad mikrokontrolera i można przejść do instalacji odpowiednich sterowników (zob. poprzednie rozdziały). - 13 -
3. Opis programowania w zależności od środowiska pracy 3.1. AVR STUDIO Programator powinien mieć zainstalowany firmware AVR STUDIO jest to domyślny tryb pracy programatora i taki jest dostarczany jako nowy. Ponadto powinny być zainstalowane odpowiednie sterowniki (zob. rozdział 2.1). W środowisku AVR STUDIO 4.12 (koniecznie z zainstalowanymi service pack 1,2 i 3) programator jest od razu gotowy do pracy (wybór w programie jako AVRISPmkII). W środowisku AVR STUDIO 5 lub wyższym należy przed podłączeniem programatora do gniazda USB ustawić odpowiednie ścieżki dostępu zarówno dla naszego programatora AVRISPmkII jak i dla bibliotek z układami pamięci AVR. Opis procedury poniżej: I. Wybieramy zakładkę Tools -> Options - 14 -
II. Ścieżka pliku konfiguracyjnego programatora Następnie w otwartym oknie OPTIONS wybieramy najpierw zakładkę tools i wstawiamy ścieżkę dostępu do naszego programatora AVRISPMKII. Jeżeli zainstalowaliśmy AVRSTUDIO w domyślnym katalogu to ścieżka powinna wyglądać: c:\program files\atmel\avr studio 5.11\tools\avrispmkii\xml III. Ścieżka dostępu do listy pamięci Następnie ustawiamy ścieżkę dostępu do listy pamięci jakie programator może obsługiwać. Robimy to w zakładce Devices. Jeżeli zainstalowaliśmy AVRSTUDIO w domyślnym katalogu to ścieżka powinna wyglądać: c:\program files\atmel\avr studio 5.1\devices\ - 15 -
IV. Zapis ustawień i programowanie Następnie Zapisujemy te ustawienia zamykając aplikację AVRSTUDIO. W tym miejscu możemy już przed ponownym uruchomieniem aplikacji podłączyć programator do portu USB. Powinna zapalić się LED informująca o gotowości do pracy. Po uruchomieniu aplikacji programator powinien figurować na liście w zakładce Tools\Avr programming. Zakładka to może ukazać się po kilku sekundach ponieważ AVRSTUDIO sprawdza jaki programator został wykryty. Klikamy na zakładkę Apply i mamy dostęp do opcji odczyt/zapis eeprom, flash, fusebitów - 16 -
3.2. BASCOM AVR Uwaga: Programator powinien mieć zainstalowany firmware AVRDUDE zob. rozdział 2.5. Ponadto powinny być zainstalowane odpowiednie sterowniki - zob. rozdział 2.2 2.4. Uruchamiamy środowisko BASCOM (min. w wersji 2.0) i wchodzimy w zakładkę Options, a następnie wybieramy zakładkę Programmer (aby ustawić typ programatora i rodzaj komunikacji). Z rozwijanej listy wybieramy nasz programator (AVRISPmkII) oraz zaznaczamy haczyk dla komunikacji USB. Następnie klikamy OK. - 17 -
Następnie wchodzimy w zakładkę Options->Compiler i z rozwijanej listy wybieramy plik konfiguracyjny dla naszego mikrokontrolera. W zademonstrowanym przykładzie nasza płytka ewaluacyjna posiada mikrokontroler Atmega8A, a więc odpowiedni plik konfiguracyjny będzie miał nazwę m8adef.dat. Programowanie układu odbywa się po kliknięciu w ikonkę Program Chip. Aby ikony programowania były aktywne, należy wczytać albo Project do kompilacji, albo skompilowany plik.hex. W tym przykładzie posłużyliśmy się gotowym wsadem mikrokontrolera w postaci pliku.hex. - 18 -
Dla potrzeb tej instrukcji programator jest podłączony do układu Atmega8A. Pamięć trzeba oczywiście wybrać wcześniej w Options->Compiler w postaci odpowiedniego pliku konfiguracyjnego opisanego w poprzednim kroku. Zakładamy, że układ programowany jest już w tym momencie podłączony do programatora. Klikamy na ikonę zaznaczoną na rys. jako nr1, a następnie wybieramy Chip->Identify. Jeżeli wszystko jest skonfigurowane poprawnie, to w zakładce CHIP pokaże się rozpoznany układ (w naszym przypadku Atmega8A). Następnie klikamy na ikonę nr 2 i układ zostanie odczytany. - 19 -
Komunikaty otrzymamy w oknie nr 3. Na liście komunikatów widać też rozpoznany programator AVRISP mkii. - 20 -
3.3. AVRDUDE Uwaga: Programator powinien mieć zainstalowany firmware AVRDUDE zob. rozdział 2.5. Ponadto powinny być zainstalowane odpowiednie sterowniki - zob. rozdział 2.2 2.4. Komendy programowania dla AVRDUDE można wywoływać z linii komend. Dla naszego programatora, komendy konfiguracyjne są następujące: -c avrispmkii -P usb Na potrzeby tej instrukcji posłużymy się graficzną nakładką AVR8 Burn-O-Mat. Po zainstalowaniu nakładki należy ją uruchomić i skonfigurować analogicznie do poniższego zrzutu ekranu (zakładka settings): Należy wskazać lokalizacje avrdude oraz pliku konfiguracyjnego. Ponadto wybrać programator AVR ISP mkii oraz port komunikacyjny USB. - 21 -
4. Wskazówki i uwagi dot. programowania pamięci Linia RESET Aby programator mógł wejść w tryb programowania, konieczne jest sprowadzenie linii RESET w stan niski. Należy pamiętać o tym, aby rezystor podciągający linię RESET w programowanym układzie nie miał zbyt małej rezystancji (zwykle zalecany rezystor nie mniejszy niż 4k7), a kondensator odprzęgający nie powinien być większy niż 2,2μF (zwykle 100n). Jeżeli linia RESET nie jest podciągnięta do zasilania, programator wykryje na niej napięcie 0V i LED A nie zapali się lub będą się świeciły jednocześnie LED A/B (układ docelowy w trybie ciągłego resetu). W przypadku, gdy linia RESET została wcześniej zaprogramowana jako linia wejścia/wyjścia nie jest możliwe programowanie w układzie. Programowanie FUSE BITÓW Niektóre mikrokontrolery mają niedostępne FUSE BITY w trybie ISP. Aby przeprogramować FUSE bity w takim kontrolerze konieczne jest programowanie równoległe (wymagany jest programator równoległy) W niektórych mikrokontrolerach AVR można zmienić ustawienie bitów SPIEN I RSTDISBL. Ustawienie SPIEN i/lub RSTDISBL spowoduje zablokowanie mikrokontrolera i nie będzie możliwe programowanie w trybie ISP (wyłączymy w ten sposób tryb programowania szeregowego) - 22 -