Программатор для atmega8 через кабель от телефона. Простой внутрисхемный программатор для AVR (ATMEGA8). Миниатюрный USB программатор для AVR микроконтроллеров

С развитием компьютерной техники, с каждым разом становится все меньше и меньше компьютеров оснащенных COM и LPT портами. Это в свою очередь вызывает затруднения, в частности у радиолюбителей, связанные с сопряжением средств программирования микроконтроллеров с персональным компьютером.

В данной статье приведено описание USB программатора для микроконтроллеров AVR, который можно собрать своими руками. Построен он на микроконтроллере Atmega8 и способен работать от USB разъема компьютера. Данный программатор совместим с STK500 v2.

Описание USB программатора

USB программатор построен на плате, сделанной из одностороннего фольгированного стеклотекстолита . На плате есть 2 перемычки: одна расположена под разъёмом SPI, вторая перемычка расположена неподалеку от того же разъема.

После того как все детали будут запаяны нужно прошить микроконтроллер Atmega8 прошивкой приведенной в конце статьи. Фьюзы, которые необходимо выставить при программировании микроконтроллера Atmega8, должны выглядеть следующим образом:

SUT1 = 0
BOOTSZ1 = 0
BOOTSZ0 = 0
CKOPT = 0
SPIEN = 0

Необходимо напомнить, что в некоторых программах фьюзы выставляются противоположно этому. Например, в программе CodeVisionAVR необходимо проставить галочки напротив вышеперечисленных фьюзов, а в программе PonyProg наоборот.

Программирование Atmega8 через LPT-порт компьютера

Самый быстрый и дешевый способ запрограммировать Atmega8 – применить LPT-программатор для AVR. Подобная схема приведена ниже.

Питание микроконтроллера осуществляется от простого стабилизатора напряжения 78L05. В качестве оболочки для программирования можно использовать программу UniProf.

При первом включении программы и при не подключенном контроллере, нажав кнопку «LPTpins», необходимо настроит выводы LPT-порта следующим образом:

В момент запуска UniProf, она автоматом определяет вид микроконтроллера. Загружаем в память UniProf прошивку Atmega8_USB_prog.hex, отклоняем подключение файла EEPROM.

Выставляем следующим образом фьюзы (для программы UniProF), нажав кнопку «FUSE»:

Для запоминания установок нажимаем все три кнопки «Write». Затем нажав на «Erase» предварительно очищаем память прошиваемого микроконтроллера. После этого уже жмем на «Prog» и дожидаемся завершения прошивки.

Настройка USB программатора

После того как наш микроконтроллер прошит, его необходимо установить в плату USB программатора. Далее подключаем программатор к USB порту компьютера, но пока питание не подаем.

Настройка порта:

Настройка терминала:

Настройка ASCII:

Теперь после всех проделанных процедур, подаем питание на USB программатор. Светодиод HL1 должен промигать 6 раз и затем светится постоянно.

Для проверки связи USB программатора с компьютером 2 раза нажимаем клавишу «Enter» в программе HyperTerminal. Если все в порядке мы должны увидеть следующую картину:

Если это не так проверяем еще раз монтаж, особенно линию TxD.

Далее вводим версию программатора 2.10, так как без этого программатор не будет работать с программами «верхнего уровня». Для этого вводим «2» и нажимаем «Enter», вводим «а» (английская) и нажимаем «Enter».

USB программатор способен распознавать подключение программируемого микроконтроллера. Выполнено это в виде контроля «подтяжки» сигнала Reset к источнику питания. Этот режим включается и выключается следующим образом:

«0», «Enter» — режим выключен.
«1», «Enter» — режим включён.

Изменение скорости программирования (1МГц):

«0», «Enter» – максимальная скорость.
«1», «Enter» – сниженная скорость.

На этом подготовительная работа завершена, теперь можно попробовать прошить какой-нибудь микроконтроллер.

(скачено: 1 203)

USBasp - простой внутрисхемный USB-программатор для микроконтроллеров Atmel AVR. Программатор построен на микроконтроллере ATMega88 (или ATMega8) и содержит минимум деталей. Программатор использует свой USB-драйвер, никакие специальные USB контроллеры не нужны.

Особенности программатора:
- работа под любой платформой: Windows, Linux и Mac OS X
- какие-либо специальные компоненты или smd не нужны
- скорость программирования до 5 кБ/сек
- SCK-джампер позволяет программировать низкоскоростные контроллеры (< 1.5МГц)
- в планах: последовательный интерфейс (например для отладки)

Схема программатора

Схема предназначена для программирования только 5В кристаллов. В других случаях, уровни должны быть преобразованы!

Заливка прошивки

Т.к. в схеме программатора используется микроконтроллер, то его необходимо предварительно прошить. Для этого подключите другой рабочий программатор и установите джампер J2, для активации функции обновления прошивки.
Прошейте программатор при помощи прошивки: "bin/firmware/usbasp.atmega88.xxxx-xx-xx.hex " или "bin/firmware/usbasp.atmega8.xxxx-xx-xx.hex "
Необходимо будет установить фьюзы для подключения внешнего кварца
# TARGET=atmega8 HFUSE=0xc9 LFUSE=0xef
# TARGET=atmega48 HFUSE=0xdd LFUSE=0xff
# TARGET=atmega88 HFUSE=0xdd LFUSE=0xff

Установки джамперов

J1 - источник питания (от USB, либо внешний источник). Будьте аккуратнее, т.к. схема не содержит какой-либо защиты от КЗ.
J2 - обновление прошивки (сам себя обновлять не может!). Установленный джампер позволяет программировать контроллер программатора другим рабочим программатором.
J3 - если программируемый МК низкоскоростной <1.5 МГц, то необходимо установить данный джампер. Тогда SCK уменьшится с 375 кГц до примерно 8 кГц.

Установка драйверов под Windows

Подключите программатор USBasp к USB. Windows найдет устройство и попросит указать драйвер, укажите ему папку "bin/win-driver ". Windows установит драйвер.
Теперь можно запустить avrdude, к примеру:
1. Войти в терминальный режим, МК: AT90S2313: avrdude -c usbasp -p at90s2313 -t
2. Записать main.hex в flash-память МК ATmega8: avrdude -c usbasp -p atmega8 -U flash:w:main.hex

Сборка их исходников (под Linux)

Компиляция прошивки:
1. Установите GNU toolchain для микроконтроллеров AVR (пакеты avr-gcc, avr-libc)
2. Войдите в директорию firmware/
3. Выполните команду "make main.hex "
4. Прошейте "main.hex" ATMega(4)8. Например при помощи uisp или avrdude (используйте
Makefile с опцией "make flash "). Для прошивки установите джампер J2 и подключите USBasp к рабочему программатору.
Также нужно установить фьюзы для работы от внешнего кварца (используйте Makefile
с опцией "make fuses ").

Компиляция avrdude:
ПО AVRDUDE поддерживается программатором USBasp начиная с версии 5.2.
1. Установите пакет libusb: http://libusb.sourceforge.net/
2. Скачайте последнюю версию avrdude: http://download.savannah.gnu.org/releases/avrdude/
3. cd avrdude-X.X.X
4. Сконфигурируйте:
./bootstrap
./configure
5. Компиляция:
make
make install

Программы для работы с программатором

- поддерживается USBasp начиная с версии 5.2
- поддерживается USBasp начиная с версии 1.11.9.6
Khazama AVR Programmer - Windows XP/Vista GUI приложение для USBasp и avrdude
eXtreme Burner - AVR - программа Windows GUI для USBasp

Скачать прошивку, исходники, драйверы вы можете ниже

Последнюю версию всегда можно взять на официальном сайте USBasp

Печатные платы

Под данный программатор разработано более 10 различных вариантов разводки печатной платы, которые можно скачать ниже, либо на страничке официального сайта.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Мой блокнот
IC1	МК AVR 8-бит	ATmega88	1	ATmega8	В блокнот
D1, D2	Стабилитрон	1N4729A	2		В блокнот
C1	Электролитический конденсатор	4.7 мкФ	1		В блокнот
C3	Конденсатор	0.1 мкФ	1		В блокнот
C4, C5	Конденсатор	22 пФ	2		В блокнот
R1, R2	Резистор	68 Ом	2		В блокнот
R3	Резистор	2.2 кОм	1		В блокнот
R4, R5	Резистор	1 кОм	2		В блокнот
R6	Резистор	10 кОм	1		В блокнот
Q1	Кварцевый резонатор	12 МГц	1		В блокнот
LED1	Светодиод	Зеленый	1		В блокнот
LED2	Светодиод	Красный	1

В данной статье мы опишем „шаг за шагом” этапы изготовления USBasp программатора для микроконтроллеров AVR . В отдельных статьях приведем описание установки драйверов для операционных систем Windows XP и Windows 7 (x64/x86). В конце поста размещена ссылка с необходимой документацией для изготовления программатора USBasp своими руками.

Программатор USBasp, благодаря своей простоте в изготовлении и использовании недорогих и широкодоступных элементов, стал очень популярным среди радиолюбителей. Его параметры работы не уступают профессиональным и дорогим программаторам микроконтроллеров AVR.

Основные характеристики программатора USBasp

Работает с несколькими операционными системами – Linux, Mac OS X и Windows – включая Windows 8!
Не требует внешнего питания.
Умеет программировать со скоростью вплоть до 5kB/s
Есть вариант (Switch 2) снижения скорость программирования – для процессоров с кварцем меньше 1,5 Мгц
Обеспечивает напряжение для программирования (Switch 1) 5 вольт
Указание работы программатора с помощью светодиода

Перед началом работы, стоит ознакомиться с последовательностью всех выполняемых действий, а именно:

Выбор схемы/рисунка печатной платы
Перенос рисунка печатной платы на фольгированный стеклотекстолит
Травление печатной платы в растворе хлорного железа
Сверление отверстий
Монтаж элементов (пайка)
Программирование Atmaga8 программатора
Подключение программатора к компьютеру
Установка драйверов – Windows XP, Windows 7
Выбор программы с поддержкой USBasp

Существует много версий USBasp программатора, но все они основаны на главной схеме, автором которой является Thomas Fischl . Прошивка микроконтроллера программатора также является его авторством.

Оригинальная схема программатора:

В данном случае за основу была выбрана оригинальная схема. Поскольку использование перемычек в оригинальной схеме не совсем удобно, было принято решение использовать DIP переключатели. Так же были изменены некоторые значения резисторов.
Более того, в оригинальной схеме линии TxD и RxD выведены на разъем ISP, хотя это не нужно (точнее не используются на практике).

Ниже приведена схема с внесенными изменениями:

Строительство USBasp программатора

Существует много версий печатной платы данного программатора, некоторые можно найти на официальном сайте USBasp. Однако, была сделана своя на основе выше представленной схемы.

К сожалению, из-за применения DIP переключателей, рисунок платы стал немного сложнее, что привело к применению 2 коротких перемычек, с целью чтобы печатная плата была по-прежнему односторонней.

Ниже результат печатной платы:

Как видно на рисунке, в программаторе не применялись SMD элементы. Пустое пространство на плате „залито” полем массы, главным образом для того, чтобы не вытравливать большое количество меди, а также снизить влияние помех на программатор.

Список элементов используемых в USBasp программаторе:

R1: 10к
R2: 180
R3: 100
R5, R6: 68
R7: 2к2
C1, C2: 22п
C3: 10мк
C4: 100н
LED1: Красный светодиод на 20мА
LED2: Зеленый светодиод на 20мА
D2, D3: стабилитроны на 3,6В
X1: Разъем USB, тип B
SV1: Гнездо под разъем IDC-10
Q1: Кварц 12МГц, корпус HC49-S
SW1: Dip переключатель трехпозиционный
IC1: Atmega8 (ПРИМЕЧАНИЕ: Не следует использовать микроконтроллер Atmega8 — PU из-за его ограничение максимальной тактовой частотой до 8 МГц!)

Перенос рисунка печатной платы USBasp программатора на стеклотекстолит выполнен с помощью метода ЛУТ (). Как это делать описывать не будем, поскольку данной информации в сети много.

Вкратце скажем, что сначала рисунок в масштабе 1:1 печатается на глянцевой бумаге, затем он накладывается на очищенную и обезжиренную медную сторону стеклотекстолита и фиксируется с помощью бумажного скотча. Далее бумажная сторона тщательно разглаживается утюгом на 3-ке. После все это дело вымачивается в воде и аккуратно очищается от бумаги.

Следующий этап – вытравливание платы в растворе хлорного железа. Во время травления желательно поддерживать температуру раствора не ниже 40 C, поэтому банку с раствором погружаем в горячую воду:

После завершения процесса травления необходимо удалить тонер ацетоном.

Остается теперь только просверлить отверстия. После завершения процесса изготовления платы можно приступать к пайке элементов USBasp программатора, начиная с перемычек.

Готовые к печати (в формате PDF) рисунок печатной платы находится в конце статьи. Вы также можете найти несколько вариантов на официальном сайте проекта.

Первый запуск USBasp программатора

Теперь, когда все детали спаяны, остается только «прошить» микроконтроллер Atmegę8 самого программатора. Для этого нужен отдельный программатор, это может быть, например, STK 200 (LPT порт), STK500 и т. д. LPT программатор подключается к USBasp через разъем IDC-10.

Обратите внимание, что распределение пинов в разъеме оригинального программатора (USBasp) находится справа, в то время как в версии, описываемой в этой статье – слева:

Распределение, показанное на рисунке справа, соответствует тем, которые применяет компания Atmel в своих оригинальных программаторах. Такое распределение уменьшает риск возникновения помех во время программирования в случае применения длинных проводов от программатора к контроллеру, так как каждая сигнальная линия экранирована массой, кроме MOSI.

На время программирования включите режим SELF путем переключения DIP переключателя № 3 в положение ON. Благодаря этому появляется возможность запрограммировать Atmega8. После завершения программирования, положение переключателя (3) должна быть переведено в состоянии OFF.

Последнюю версию прошивки можно скачать с официального сайта. Рекомендуем версию для Atmega8, которая находится в архиве: usbasp.2011-05-28.tar.gz.

Обратите внимание, чтобы перед программированием Atmega8 необходимо выставить фьюзы которые имеют следующие значения:

# для Atmega8: HFUSE=0xC9 LFUSE=0xEF
# для Atmega48: HFUSE=0xDD LFUSE=0xFF

В случае успешного программирования, подключаем программатор к USB разъему компьютера, при этом должен загореться красный светодиод, а компьютер должен оповестить об обнаружении нового оборудования.

Установка драйверов USBasp программатора

Способ установки драйверов программатора описан в отдельных статьях, там же имеются и сами драйвера. Ниже приведены прямые ссылки на эти статьи:

Установка драйверов для программатора USBasp под Windows XP
Установка драйверов для программатора USBasp Windows 7 x64/x86

Программы для работы программатора USBasp

Самой популярной программой, поддерживающей программатор USBasp, это консольная программа AVRdude. Так же существует множество производных программ, использование которых намного удобнее. Они представлены в статье Сравнение программ для поддержки программатора USBasp.

Программатор для AVR

Описание

Этот простой AVR программатор позволит вам безболезненно загружать программы в формате hex в большинство AVR микроконтроллеров от ATMEL, не жертвуя своим бюджетом и временем. Он более надежен, чем большинство других простых доступных AVR программаторов, и на его сборку уйдет гораздо меньше времени.
AVR программатор состоит из внутрисхемного последовательного программатора (с разъемом) и маленькой печатной платы с DIP панелькой, в которую вы можете поместить свой микроконтроллер и быстро его запрограммировать.
Вы также можете использовать этот программатор только как внутрисхемный, с помощью которого можно легко программировать AVR микроконтроллер, не извлекая его из устройства.
Весь AVR программатор собирается из широко распространенных компонентов и умещается в корпусе разъема COM порта. Печатная плата с DIP панелькой позволяет вставлять в нее 28-выводной AVR микроконтроллер ATmega8 в корпусе DIP, но вы можете изготовить печатные платы для микроконтроллеров в любых других корпусах. Этот программатор совместим с популярным ПО PonyProg, которое показывает вам ход процесса прошивки в виде шкального индикатора статуса.

Внутрисхемный последовательный программатор AVR

(возможна замена транзистора BC549 на КТ3102, диода - на любой импульсный: КД503,510,521,522, стабилитроны - любые, на 4.7....5.1 В)
Плата AVR программатора (вид сверху) с 9-контактным последовательным разъемом (гнездо):

Плата программатора AVR (вид снизу):

Размещение платы программатора AVR в корпусе разъема RS232:

Законченный программатор со стандартным 6- контактным разъемом ICSP:

Плата с панелькой для AVR

Плата имеет минимальное количество компонентов и используется для программирования микроконтроллеров вне целевого устройства.
Плата с 28-выводным микроконтроллером Atmega в корпусе DIP.

В схеме есть 2 разъема: ICSP, к которому подключается AVR программатор и разъем для внешнего источника питания.

Плата включает в себя 28 выводную DIP панельку, кварцевый резонатор на 4 МГц или резонатор с двумя конденсаторами по 22 пФ, и два разъема. Двухконтактный разъем служит для подключения к AVR микроконтроллеру питания +5 В, а 6-контактный – для подключения программатора.
Питание микроконтроллера от внешнего источника напряжения, а не непосредственно от последовательного порта, гарантирует, что контроллер получит именно 5 В и обеспечит надежную и безошибочную прошивку.
Плата для 28 выводного микроконтроллера AVR Atmega8 в DIP корпусе:

ПО PonyProg

Чтобы иметь возможность загружать hex файлы из компьютера в микроконтроллер, вам потребуется скачать и установить ПО PonyProg2000:

После установки, первое, что предстоит сделать, это сконфигурировать PonyProg для работы с AVR программатором. Для того, чтобы сделать это, войдите в меню «Setup» и выберите пункт «Interface Setup». Ниже на рисунке подсвечены именно те опции, которые вам следует выбрать:

Следующим шагом выберите «AVR micro» и тип микроконтроллера, который хотите запрограммировать (например ATmega8):

Теперь конфигурирование PonyProg завершено, и мы можем открыть hex файл с программой, которая будет зашита в микроконтроллер. Перейдите в меню «File», выберите «Open Program (FLASH) File ...» и укажите на hex файл, который надо зашить. Вы должны увидеть шестнадцатеричные значения. Если вы все еще не подключили программатор к последовательному порту компьютера, то сейчас самое время это сделать. Убедитесь, что ваш программатор физически подключен к AVR микроконтроллеру через плату с панелькой или 6 контактный разъем ICSP. Наконец, кликните на подсвеченной иконке «Write Program Memory (FLASH)» или идите в меню «Command» и выберите «Write Program (FLASH)».

Предлагаем Вам схему USB программатора на микроконтроллере ATmega8. Этот USB программатор Вы можете собрать своими руками за несколько минут на макетной плате Breadboard Half (BREADBOARD - 456 HOLES) размером 82х59 мм. На этой плате хватит места и для программируемых микроконтроллеров в корпусах до DIP-28.

Этим USB программатором можно программировать микроконтроллеры AVR ATmega и ATtiny (другие программировать не пробовал). Этот программатор заметит Вам плату Arduino, он более удобен для экспериментов с различными микроконтроллерами и микропрограммами для них (скетчами). USB программатор работает под управлением микропрограммы ArduinoISP.

Минимальный набор деталей для программатора

Микроконтроллер ATmega8 (ATmega8A-PU, ATmega8L-PU) 1шт
Макетая плата Breadboard Half (BREADBOARD - 456 HOLES) размером 82х59 мм 1шт
Интерфейс USB-UART (подойдет USB-DATA кабель от старого сотового телефона) 1шт

Остальные детали, которые вы увидите на схеме для работы универсального, самодельного, простого программатора не существенны.

О подключении пробников, бузер можно подключить на линию MISO и слушать как общаются между собой микроконтроллеры. Светодиод можно подключить к 15 ножке микроконтроллера ATmega8, если схема собрана правильно и в Atmega8 залит скетч ArduinoISP, светодиод будет плавно менять яркость свечения.

Прежде чем воспользоваться самодельным программатором, необходимо загрузить в микроконтроллер программатора микропрограмму ArduinoISP из примеров к программе Arduino IDE. А еще раньше, необходимо настроить микроконтроллер ATmega8 на работу на частоте 8 МГц без внешнего кварцевого резонатора.

Мы здесь, приведем последовательность действий по прошивке микроконтроллера ATmega8 с помощью платы Arduino UNO и программы Arduino IDE. Возможно, так же, воспользоваться каким нибудь другим методом.

1. Добавьте в программе Arduino в список поддерживаемых устройств микроконтроллер ATmega8 без bootloader с тактовой частотой 8МГц. Внесите изменения в файл sketchbook/hardware/boards.txt, добавив в него следующую секцию:

############################################################## a8noboot_8MHz.name=ATmega8 (no boot 8 MHz int) a8noboot_8MHz.upload.maximum_size=8192 a8noboot_8MHz.bootloader.low_fuses=0xa4 a8noboot_8MHz.bootloader.high_fuses=0xdc a8noboot_8MHz.build.mcu=atmega8 a8noboot_8MHz.build.f_cpu=8000000L a8noboot_8MHz.build.core=arduino a8noboot_8MHz.build.variant=standard ##############################################################

Уточнить размещение папки sketchbook можно в программе Arduino в меню Файл / Настройки . Если в папке sketchbook нет папки hardware, создайте ее и создайте файл boards.txt

2. Подключите микроконтроллер ATmega8 к плате Arduino UNO как описано в Программатор для ATmega8A на Arduino с ArduinoISP .

3. В программе Arduino выберите Сервис / Плата / ATmega8 (no boot 8 MHz int) и Сервис / Записать загрузчик . Далее загрузите в микроконтроллер ATmega8 программу ArduinoISP Файл / Примеры / ArduinoISP и Загрузить .

4. Соберите программатор.

Для программатора Вам понадобится интерфейс USB-UART. Вы можете воспользоваться кабелем от старого сотового телефона, как описано в этой статье Подбор USB-DATA кабеля вместо USB-UART модуля для самодельного Arduino. Что на мой взгляд, очень удобно. Но вместо этого кабеля Ваш программатор можно подключить к компьютеру с помощью платы преобразователя USB-UART.

На фотографии программируется микроконтроллер ATtiny84.