Разработка и производство оборудования для тестирования Химических Источников Тока

  • График работы
    Пн. - Пт: 09.00 до 19.00
  • Пишите нам
    Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Звоните нам

+7 (977) 487-55-69

USB-программатор микроконтроллеров AVR для среды Algorithm Builder.

IMG 3128

   На данной странице представлена необходимая и достаточная информация для самостоятельной сборки внутрисхемного программатора микроконтроллеров Atmel AVR, предназначенного для работы из под среды программирования Algorithm Builder. Программатор подключается к персональному компьютеру посредством интерфейса USB.

   Algorithm Builder - среда разработки микропрограмм для микроконтроллеров корпорации Atmel семейства AVR. Среда является отечественным аналогом Ассемблера, позволяющим, однако, не "писать" программы, а "рисовать" их в очень удобной графической форме:

Среда разработки программ для микроконтроллеров Algorithm Builder

   С некоторых пор эта среда стала полностью бесплатна для любых объемов программы! Скачать ее можно со страницы разработчика здесь. Создал и поддерживает эту программу русский умелец Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..

   В файле справки для этой среды, открыть который можно выбрав соответствующий пункт меню...

Поиск инструкции к среде Algorithm Builder

   ...или просто нажав кнопку "F1" клавиатуры, ближе к концу представлена схема программатора на микроконтроллере, собрав которую можно программировать и даже отлаживать различные устройства прямо из самой среды Algorithm Builder:

Схема программатора из инструкции на Algorithm Builder

   Данная схема является лишь принципиальной и собрать по ней готовое устройство невозможно. Кроме того, схема имеет существенный недостаток - собранный по ней программатор способен работать только через COM-порт, который нынче стал редкостью.

   Тем не менее, эта схема была взята за основу, дополнена необходимыми компонентами, а вместо "TTL to RS232" конвертора применена микросхема FT232RL, производимая корпорацией FTDI.

   Микросхема FT232RL является конвертором интерфейса USB в интерфейс RS-232 (СОМ-порт), определяется в Windows-е как виртуальный COM-порт, и позволяет создавать устройства с физическим интерфейсом USB, несмотря на то, что изначально эти устройства были предназначены для работы лишь с СОМ-портом.

   Кроме того, в схему добавлена гальваническая развязка цепей программирования от цепей интерфейса USB, с допустимым пиковым напряжением до 400В. Таким образом, программатором можно программировать устройства, находящиеся под фазным напряжением сети 220/380В не боясь повредить устройство или персональный компьютер.

   Итак, чтобы внести окончательную ясность, перечислим достоинства и недостатки предлагаемого программатора.

   Достоинства:

      - Интерфейс USB - можно использовать как со стационарным настольным компьютером, так и с ноутбуком;

      - Имеет гальваническую развязку цепей программирования от цепей интерфейса USB с допустимым пиковым напряжением до 400В;

      - Питается через USB, поэтому не требует внешнего питания;

      - Имеет достаточно сильноточные выходы цепей программирования, благодаря чему можно программировать даже микроконтроллеры, на цепях программирования которых находится достаточно большая нагрузка (например, светодиодный индикатор);

      - Процесс программирования происходит достаточно быстро. Во много раз быстрее, чем, например, у программатора AVR910 AVR910;

      - После завершения процедуры программирования, цЕпи программатора переводятся в высокоимпедансное состояние и не влияют на работу программируемого устройства. Это особенно удобно во время отладки микропрограмм, т. к. становится не обязательным отключать программатор от налаживаемого устройства после завершения процедуры программирования;

      - Имеет встроенную функцию отладки устройства с мониторингом состояния программируемого микроконтроллера (средствами среды программирования Algorithm Builder). Данная функция позволяет в реальном времени наблюдать состояние внутренних регистров микроконтроллера и изменять их значения (подробнее об этом в инструкции на Algorithm Builder).

   Недостатки:

      - Работает только со средой программирования Algorithm Builder;

      - Содержит в своем составе микроконтроллер, который изначально будет необходимо чем-то запрограммировать (другим программатором).

   Полная схема USB-программатора для Algorithm Builder с учетом описанных особенностей выглядит так:

   AB_USB.SCH.rar (54.5кБ) - схема USB-программатора для Algorithm Builder в формате P-CAD 2006:

Схема USB-программатора для Algorithm Builder в формате P-CAD 2006

   Конструктивно программатор представляет собой печатную плату. Плата двусторонняя, изготовлена по моим чертежам заводом Резонит:

Печатная плата USB-программатора для Algorithm Builder Печатная плата USB-программатора для Algorithm Builder

   АВ_USB.PCB.rar (61.1кБ) - файл трассировки печатной платы программатора в формате P-CAD 2006:

Трассировка платы USB-программатора для Algorithm Builder в формате P-CAD 2006

   Исполнение программатора безкорпусное, а для защиты схемы от внешних воздействий, плата программатора с двух сторон была залита эпоксидным компаундом:

USB-программатор для Algorithm Builder USB-программатор для Algorithm Builder

   Для подключения кабеля программирования на программаторе предусмотрен разъем DRB9M:

Разъем DB9 для подключения кабеля программирования на USB-программаторе Algorithm Builder

   Внимание! Это НЕ СОМ-порт, как может показаться с первого взгляда - этот разъем предназначен для подключения только кабеля программирования:

USB-программатор для Алгоритм Билдер

   В своих разработках в качестве разъема для программирования микроконтроллеров я обычно применяю вот такой тип разъемов:

Разъем программирования Разъем программирования

   Поэтому кабель программирования заканчивается соответствующим "разъемом программирования":

Разъем программирования

   Кабель программирования подключается к программируемому устройству и может оставаться подключенным на все время отладки программы - как мы помним, работе устройства после завершения процедуры программирования наш USB-программатор не мешает:

Разъем программирования

   В серийных изделиях разъем программирования можно вообще не устанавливать, а вместо него делать лишь контактные площадки:

Контакты программирования

   В этом случае программатор необходимо дополнить специальным переходником,

Переходник для программирования устройств без разъема программирования

   а процесс программирования можно производить просто прижимая эти "иголки" к контактным площадкам на плате:

"Прошивка" устройства без разъема для программирования

   Обратите внимание, что и на плате нашего USB-программатора для "прошивки" его собственного микроконтроллера предусмотрены такие же контактные площадки программирования:

Печатная плата USB-программатора для Algorithm Builder

   Если необходимо воспользоваться функцией отладки микропрограммы с мониторингом состояния программируемого микроконтроллера (средствами среды программирования Algorithm Builder), необходимо будет обзавестись дополнительным кабелем, наподобие кабеля программирования, но содержащим не только цепи программирования, но и цепи отладки микропрограммы. Цепь отладки микропрограммы выведена на разъем DB9 программатора, но в описанном выше кабеле программирования не задействована.

   Сам я функцией отладки микропрограмм с мониторингом состояния программируемого микроконтроллера ни разу не воспользовался, поэтому и кабеля для реализации этой функции никогда не делал.

   После сборки программатора, при первом подключении его к персональному компьютеру, Windows запросит драйверы к вновь обнаруженному устройству (точнее к чипу FTDI, входящему в состав программатора). Последние версии драйверов к этой микросхеме можно всегда скачать с официального сайта FTDI, а можно взять и на данном сайте по ссылке ниже (возможно, они будут не самой последней версии, но зато опробованные мною лично):

   FTDI_CDM_2.04.16_WHQL_Certified.rar (737кБ)

   Когда драйверы будут установлены, необходимо сконфигурировать чип FT232RL для правильной работы, с учетом особенностей схемы нашего USB-программатора.

   Специальную утилиту для конфигурирования микросхемы FT232RL можно скачать с официального сайта FTDI, а можно взять и с данного сайта по ссылке ниже (возможно, она будет не самой последней версии, но зато опробована мною лично):

   FTDI_MProg_3.5.rar (1.48МБ)

   В данном архиве находится (в том числе) файл нужных настроек для чипа FTDI USB-программатора, путь к нему:

   ...\УТИЛИТА FTDI MProg 3.5\Templates\ПРОГРАММАТОР AB USB.ept

   После запуска утилиты необходимо в ней открыть этот файл настроек. Вы должны увидеть следующее:

Утилита конфигурирования чипов FTDI

   Убедившись что наш программатор все еще подключен к USB-порту компьютера, а также убедившись в том, что к компьютеру более не подключены какие-либо иные устройства с чипами FTDI, нажимаем кнопку с изображением "молнии", и через несколько мгновений утилита в нижнем окне должна сообщить что-то типа такого:

   Programmed Serial Number : FTU3VXNP

   Теперь, если отключить и подключить заново наш программатор к компьютеру, Windows найдет новое устройство с названием "ALGORITHM BUILDER PROGRAMMER", драйвера к нему теперь будут определены автоматически.

   Настройка чипа FTDI FT232RL, входящего в состав USB-программатора для Алгоритм Билдер, на этом завершена.

   Теперь нам необходимо запрограммировать микроконтроллер USB-программатора. Микропрограмма микроконтроллера для программатора разработана самим Геннадием Громовым - разработчиком Algorithm Builder-а, и после установки на компьютере среды Algorithm Builder находится по умолчанию по следующему пути:

   C:\Program Files\Algorithm Builder\V543\COMM ADAPTER\ALG\CommAdapter.alp

   Однако, моя схема программатора немного отличается от предложенной Геннадием Громовым в части подключения светодиода индикации обращения к программируемому микроконтроллеру, а также в части нескольких, ранее незадействованных ног микроконтроллера, теперь подключенных к общей цепи схемы программатора и используемых в микропрограмме как дополнительные выводы питания "GND". Скачать эту доработанную микропрограмму можно по ссылке ниже:

   AB_USB.PROG.rar (19.3кБ)

   Запрограммировать микроконтроллер нашего USB-программатора можно и нужно с помощью все той же среды программирования Algorithm Builder, однако потребуется сторонний программатор. В этом случае, можно собрать схему простого программатора, работающего через COM-порт. Эта схема также приведена в инструкции на Algorithm Builder. В применении к программированию микроконтроллера нашего USB-программатора она будет выглядеть так:

Схема для программирования микроконтроллера USB-программатора

   Данное устройство понадобится только один раз, чтобы запрограммировать микроконтроллер USB-программатора, затем оно станет не нужным, так что собрать его можно просто "на коленке" из подручных материалов в "одноразовом" исполнении.

   Кроме того, для правильной работы микроконтроллера программатора необходимо запрограммировать его Fuse Bits в соответствие с рисунком ниже:

Установка Fuse Bits для микроконтроллера USB-программатора

   БУДЬТЕ ВНИМАТЕЛЬНЫ! Установка галок должна в точности соответствовать этому рисунку. Неверная установка Fuse Bits может привести к полной неработоспособности микроконтроллера программатора.

   Начиная с этого момента, если все было сделано правильно и в соответствие с описанием выше, наш USB-программатор для Algorithm Builder начинает работать должным образом.

   После проверки его полной работоспособности, плату программатора следует залить с обоих сторон эпоксидным компаундом для защиты от внешних воздействий.

   Для удобства монтажа компонентов на печатную плату USB-программатора, предоставляю перечень компонентов с позиционными обозначениями (куда какой) (в формате Excel 2003):

Перечень компонентов "куда какой" для USB-программатора для Алгоритм Билдер

   АВ_USB.CK.rar (5.39кБ)

   Для удобства закупки компонентов для сборки USB-программатора предоставляю перечень компонентов для заказа (чего и сколько) (в формате Excel 2003):

Перечень компонентов "чего и сколько" для USB-программатора для Алгоритм Билдер

   АВ_USB.ZK.rar (4.96кБ)

   На данной странице представлена вся необходимая информация и проектная документация для самостоятельного повторения данной конструкции.

   Напоминаю, что в соответствие с законодательством об авторском праве, материалы с этой страницы могут быть использованы лишь для частного использования. Для коммерческого применения этих материалов необходимо получить мое разрешение.

   Для заказа готового программатора обращайтесь на электронный почтовый ящик Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

   Спасибо за то, что посетили эту страницу!

Яростанмаш

Наше предприятие специализируется на разработке и производстве приборов и оборудования для испытания различных химических источников тока (аккумуляторов, ионисторов, гальванических элементов и др.), в том числе изготавливаемого на заказ под индивидуальные требования.

2009-2023г.  © ООО "ЯРОСТАНМАШ"