UsbProg - JS Homepage

	USB v AVR

	Abstrakt
	Časový plán

	Přípravné práce

	rozbor USB
	rozbor AVR

	Vypracování

	Cíl úlohy
	Zkušební deska
	Bootloader
	Přijímač
	Vysílač
	Enumerace
	Ovladače
	Zařízení
	Aplikace

	Programátor

UsbProg

	Osciloskop

UsbScope

	Výhled

	To Do
	Help
	Fotografie

	Škola

	NetCarity
	Key Emulator

\ UsbProg

UsbProg

Cíl návrhu

K programování jednočipových mikrokontrolérů firmy Atmel řady ATmega a ATtiny se používá sériový programátor, který pomocí 4 signálů programuje obsah programové a datové paměti a nastavení pojistek cílového obvodu. Sériový způsob programování je u obvodů ATtiny obohacen o vysokonapěťové programování, které nepotřebuje dedikovaný vstup RESET a šetří tak počet vývodů obvodu, které jsou rezervovány a nemohou plnit uživatelskou funkci. Existuje řada programátorů včetně programového vybavení, které pomocí sériového nebo paralelního portu programují cílový obvod. Mezi nejjednodušší programátory patří PonyProg, který vyžaduje pouze minimum diskrétních součástek. Cílem návrhu programátoru je pomocí obvodu ATmega8 vytvořit programátor připojitelný přes rozhraní USB.

Výhody:

připojení programátoru přes rozhraní USB
autodetekce cílového programovatelného obvodu
identifikace zařízení jako USB CDC (Communication Device Class), virtuální COM port s generickými ovladači (usbser.sys)
programování bez software na straně PC - pouze pomocí poslání HEX souboru do COM portu
vysokonapěťové programování obvodů ATtiny
portovatelnost, platformově nezávislý návrh
malé rozměry, nízká cena

Nevýhody:

omezený počet cílových obvodů (ATmega, ATtiny)
výroba programátoru vyžaduje jiný programátor (PonyProg)
data nelze číst, pouze ověřovat

Rozhraní

Programovací vodiče se skládají s datového vstupního (MISO) a výstupního (MOSI), hodinového (SCK) a řídícího (RESET) vodiče. U vysokonapěťového programování je RESET nahrazen zdrojem +12V a přibývá instrukční datový vodič (INSTR).

Konektor má rozměr 2x5 pinů a vychází z PonyProg ISP konektoru (vstup/výstup z pohledu programátoru):

CLKI

MOSI

MISO

SCK

RST

+12V

Vcc

Xtal1

Xtal2

GND

Programátor je opatřen dvěma LED indikátory: červeným a zeleným. V případě chyby v datech poslaných do programátoru nebo při chybě cílového zařízení svítí červená LED. Při USB komunikaci svítí zelená LED.

Komunikace s programátorem probíhá jako zápis na COM port. Existuje více způsobů, jak na port zapisovat. Jedním z nich může být použití programu Hyperterminal, univerzálnější je však příkazová řádka:

C:\>echo PROG >> COM3
C:\>type program.hex >> COM3

Příkazy

FP	nastaví režim zápisu programové paměti (Flash Programming). Sám zjistí typ cílového obvodu. Následně očekává zaslání HEX souboru.
DP	nastaví režim zápisu datové paměti (Data Progamming). Následně očekává zaslání HEX souboru.
FT	nastaví režim ověřování (testování) správnosti zápisu programové paměti (Flash Testing). Následně očekává HEX soubor, který porovná s obsahem cílové paměti. V případě neshody se rozsvítí červená LED.
DT	nastaví režim ověřování (testování) správnosti zápisu datové paměti (Data Testing). Následně očekává HEX soubor, který porovná s obsahem cílové paměti. V případě neshody se rozsvítí červená LED.
HV	nastaví vysokonapěťové programování (High Voltage).
FU 0xAABBCC	zapíše/ověří pojistky obvodu (FUses). CC=low, BB=high, AA=extended
LK 0xAA	zapíše/ověří zámky obvodu (LocK).
CL 0xAA	zapíše/ověří kalibrační byte obvodu (CaLibration byte).
ER	vymaže obvod (ERase)
OK	ukončí programování, vypne programovací napětí.
:	dvojtečkou začínají HEX soubory a zahajují programování/ověřování

Příklad

V souboru program.hex a eeprom.hex je uložen program, který chceme nahrát do ATtiny15 pomocí vysokonapěťového programování:

C:\>echo HIVOLT >> COM3
C:\>echo FP >> COM3
C:\>type program.hex >> COM3
C:\>echo FT >> COM3
C:\>type program.hex >> COM3
C:\>echo DP >> COM3
C:\>type eeprom.hex >> COM3
C:\>echo DT >> COM3
C:\>type eeprom.hex >> COM3
C:\>echo FU 0xABCDEF >> COM3
C:\>echo OK >> COM3

V souboru program.hex je uložen program, který chceme nahrát do ATmega8. Pojistky nenastavujeme, předpokládáme, že jsou nastaveny od minulého programování správně. Tento příklad je typický pro ladění programů, kdy je programová paměť přepisována velmi často:

C:\>echo WPROG >> COM3
C:\>type program.hex >> COM3
C:\>echo TPROG >> COM3
C:\>type program.hex >> COM3
C:\>echo OK >> COM3

Deskriptory zařízení

Device Descriptor

Offset	Popis	Hodnota
0	bLength	0x12
1	bDescriptorType	0x01
2,3	bcdUSB	0x0110
4	bDeviceClass	0x02
5	bDeviceSubClass	0x00
6	bDeviceProtocol	0x00
7	bMaxPacketSize	0x08
8,9	idVendor	0x065d
10,11	idProduct	0x1021
12,13	bcdDevice	0x0004
14	iManufacturer	0x00
15	iProduct	0x01
16	iSerialNumber	0x00
17	bNumConfigurations	0x01

Configuration Descriptor (spojení Configuration, Interface a Endpoint descriptoru)

Offset	Popis	Hodnota
Configuration Descriptor
0	bLength	0x09
1	bDescriptorType	0x02
2,3	wTotalLenght	0x0043
4	bNumInterfaces	0x02
5	bConfigurationValue	0x01
6	iConfiguration	0x00
7	bmAttributes	0x80
8	bMaxPower	0x32
Interface 0 Descriptor
9	bLength	0x09
10	bDescriptorType	0x04
11	bInterfaceNumber	0x00
12	bAlternateSetting	0x00
13	bNumEndpoints	0x01
14	bInterfaceClass	0x02
15	bInterfaceSubClass	0x02
16	bInterfaceProtocol	0x01
17	iInterface	0x00
CDC - Header Functional Descriptor
18	bLength	0x05
19	bDescriptorType	0x24
20	bDescriptorSubtype	0x00 - Header Functional Descriptor
21,22	bcdCDC	0x0110
CDC - Call Management Functional Descriptor
23	bLength	0x05
24	bDescriptorType	0x24
25	bDescriptorSubtype	0x01 - Call Management Functional Descriptor
26	bmCapabilities	0x01
27	bDataInterface	0x01
CDC - Abstract Control Management Functional Descriptor
28	bLength	0x04
29	bDescriptorType	0x24
30	bDescriptorSubtype	0x02 - Abstract Control Management Functional Descriptor
31	bmCapabilities	0x08
CDC - Union Functional Descriptor
32	bLength	0x05
33	bDescriptorType	0x24
34	bDescriptorSubtype	0x06 - Union Functional Descriptor
35	bMasterInterface	0x00
36	bSlaveInterface	0x01
Endpoint 3 Descriptor
37	bLength	0x07
38	bDescriptorType	0x05
39	bEndpointAddress	0x83
40	bmAttributes	0x03
41,42	wMaxPacketSize	0x0008
43	bInterval	0xff
Interface 1 Descriptor
44	bLength	0x09
45	bDescriptorType	0x04
46	bInterfaceNumber	0x01
47	bAlternateSetting	0x00
48	bNumEndpoints	0x02
49	bInterfaceClass	0x0A
50	bInterfaceSubClass	0x00
51	bInterfaceProtocol	0x00
52	iInterface	0x00
Endpoint 1 Descriptor
53	bLength	0x07
54	bDescriptorType	0x05
55	bEndpointAddress	0x81
56	bmAttributes	0x02
57,58	wMaxPacketSize	0x0008
59	bInterval	0x00
Endpoint 2 Descriptor
60	bLength	0x07
61	bDescriptorType	0x05
62	bEndpointAddress	0x02
63	bmAttributes	0x02
64,65	wMaxPacketSize	0x0001
66	bInterval	0x00

Deskriptory budou odeslány v následujících paketech:

Device Descriptor:

4B 12 01 10 01 02 00 00 08 10 CF
C3 5D 06 21 10 04 00 00 01 1A D3
4B 00 01 3F 8F

Configuration Descriptor:

4B 09 02 43 00 02 01 00 80 03 75
C3 32 09 04 00 00 01 02 02 74 DC
4B 01 00 05 24 00 10 01 05 CE 3C
C3 24 01 01 01 04 24 02 08 D1 53
4B 05 24 06 00 01 07 05 83 E9 63
C3 03 08 00 FF 09 04 01 00 21 F8
4B 02 0A 00 00 00 07 05 81 E6 DC
C3 02 08 00 00 07 05 02 02 26 39
4B 01 00 00 DF FF

Schéma

Schéma zapojení programátoru

Připojení cílových obvodů

Signatury obvodů

Typ	Flash [B]	EEPROM [B]	Flash Page	EEPROM Page	S0	S1	S2
ATmega8	8192	512	64	4	0x1E	0x93	0x07
ATmega16	16384	512	128	4	0x1E	0x94	0x03
ATmega32	32768	1024	128	4	0x1E	0x95	0x02
ATmega64	65536	2048	256	8	0x1E	0x96	0x02
ATmega128	131072	4096	256	8	0x1E	0x97	0x02
ATmega640	65536	4096	256	8	0x1E	0x96	0x08
ATmega1280	131072	4096	256	8	0x1E	0x97	0x03
ATmega1281	131072	4096	256	8	0x1E	0x97	0x04
ATmega2560	262144	4096	256	8	0x1E	0x98	0x01
ATmega2561	262144	4096	256	8	0x1E	0x98	0x02
ATmega48	4096	256	64	4	0x1E	0x92	0x05
ATmega88	8192	512	64	4	0x1E	0x93	0x0A
ATmega168	16384	512	128	4	0x1E	0x94	0x06
ATtiny13	1024	64	32	4	0x1E	0x90	0x07
ATtiny15L	1024	64	-	-	0x1E	0x90	0x06
ATtiny2313	2048	128	32	4	0x1E	0x91	0x0A
AT90USB64	65536	2048	256	8	0x1E	0x96	0x82
AT90USB128	131072	4096	256	8	0x1E	0x97	0x82