Программатор Громова. Микроконтроллеры для начинающих

Для людей, которые любят конструировать радиоэлектронные приборы, рано или поздно возникает необходимость использовать в своих разработках микроконтроллеры. Применение этих устройств открывает огромные возможности перед радиоинженером. Микроконтроллеры выпускают всего несколько фирм, лидерами являются - Microchip Technology, ATMEL, ARM Limited. Особенностью таких устройств является необходимость их прошивки. Вот для этого и требуются программаторы. Существует много типов этих приборов, можно приобрести фирменный, а можно сделать своими руками. Если вы выбрали второй вариант, лучше всего воспользоваться готовым и проверенным решением, таким как программатор Громова. Устройство достаточно простое, собрать его под силу даже новичку.

СОМ(AVR)-программатор Громова

СОМ-программатор несложен в изготовлении. При условии применения альтернативного режима «СОМовского» порта Bitbang становится ненужным преобразование в SPI, который необходим для программирования. Останется только согласовать уровни сигналов в СОМ-порте, от -12В, +12В к 0В и +5В. Для этого и предназначена схема программатора для AVR-контроллеров. На фото ниже показан программатор Громова.

Для того чтобы приступить к сборке прибора, нам понадобятся:

Как видите все очень просто, этим и ценится программатор Громова.

Для работы этого устройства необходима программа и тестовая прошивка микроконтроллера.

По такому же принципу можно собрать и программатор usb, но схема такого устройства несколько сложнее.

Еще одним несложным, в плане изготовления, является COM программатор. При условии использования альтернативного режима COM порта Bitbang, отпадает необходимость в преобразовании интерфейса RS232 COM порта в SPI, необходимый для программирования. Остается только привести уровни сигналов COM порта (-12В, +12В) к необходимым (0, +5В). Это и делает
схема COM программатора для AVR микроконтроллеров:

Данная схема программатора достаточно распространена и известна как программатор Громова. Название пошло от автора программы Геннадия Громова, который и предложил такую схему.

Чтобы собрать программатор Громова нам нужно следующее:

Диоды КД522, КД510, 1N4148 или им подобные. Резисторы можно использовать любые, какие найдете. В качестве шлейфа можно использовать IDE шлейф. При подключении шлейфа, для более устойчивой работы программатора, каждый «сигнальный» провод должен чередоваться с «земляным» проводом. Это позволит уменьшить уровень помех наводимых в линиях и за счет этого увеличить длину программирующего провода. Длина шлейфа должна быть в пределах 50 см. Еще нужен разъем для подключения к программируемому устройству.
Для внутрисхемного программирования Atmel рекомендует стандартные разъемы:

Если Вы планируете серьезно заняться микроконтроллерами, сделайте разъемы стандартными. Для разового программирования устройства я рекомендую использовать на программаторе (такими разъемами к материнской плате подключаются кнопки и светодиоды корпуса компа — именно их я и взял) и штырьки PLS «папы» на плате. Это позволяет максимально упростить разводку платы устройства, так как штырьки для программатора устанавливаются в непосредственной близости возле ножек микроконтроллера. Ножки MOSI, MISO, SCK у микроконтроллеров AVR всегда расположены вместе, поэтому для них можно применить строенный разъем. Отдельно делаем подключение для «земли»-GND и «сброса»-Reset.

Собрать COM программатор не составит труда:

Я сознательно не даю печатной платы под этот программатор, так как схема проста и возня с разводкой и травлением платы просто себя не оправдывает.

Для того чтобы наш COM программатор заработал нужна , к которой мы подключим программатор и для микроконтроллера.

— Так как режим Bitbang нестандартный для COM порта компьютера, то возможны сбои в работе (хотя у меня такого не было). Особенно это касается ноутбуков. Как вариант решения этой проблемы можно рекомендовать «поиграться» настройками COM порта (скорость, биты данных, варианты управления потоком, величины буфера …).
— Отдельный разъем для «земли» желательно подключить первым, чтобы уравнять потенциалы «земли» программируемого устройства и компьютера. Для тех, кто не знает, если у Вас компьютер включен в обычную розетку, без заземляющего контакта, то в виду особенности фильтра блока питания компьютера, на корпусе компьютера всегда присутствует потенциал в 110В.

Заключение:

— COM программатор Громова простой и надежный. Я не перестал пользоваться им даже собрав USB программатор (если какой либо микроконтроллер перестает программироваться USB программатором я обязательно перепроверю его на программаторе Громова).
— Так как программатор Громова собран на пассивных элементах он не требует для себя питания. Мало того, из-за паразитного питания, микроконтроллер можно запрограммировать вообще не подключая к нему источника питания! Хотя так программировать я не рекомендую, но сам факт интересен.
— Для пользователей Algorithm Builder есть приятный бонус! Этот программатор можно использовать для внутрисхемной отладки кристалла (программный JTAG).

06-01-2011

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

Плата с панелькой для AVR

Плата имеет минимальное количество компонентов и используется для программирования микроконтроллеров вне целевого устройства.

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.

ПО PonyProg

Чтобы иметь возможность загружать hex файлы из компьютера в микроконтроллер, вам потребуется скачать и установить ПО . 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, примерно такие, как показаны на рисунке ниже. 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)».

Кликните на кнопке «Yes», чтобы подтвердить запись.

Теперь сядьте поудобнее, расслабьтесь и наблюдайте за процессом программирования по индикатору состояния. PonyProg прошьет AVR микроконтроллер и проверит, загрузился ли hex файл без ошибок. Этот процесс обычно занимает от 10 до 30 секунд, в зависимости от размера программы, которую вы будете зашивать в микроконтроллер.

После программирования появится окно «Write successful», показывающее, что AVR микроконтроллер был запрограммирован и теперь готов к использованию.

• Проверяйте монтаж и подключение к целевому микроконтроллеру.
• ну в этой схеме нет ничего военного и изготовлять ее не надо а включил ком порт лоника в комп и вперед,правда в моем еще по ком порту стоит буфер чтобы случайно не сжечь.А что касаеться по пользованию прогой пони -забыли про одно из главного сказать-про фьюзы.ведь неправильно установишь и микросхема залочиться
• ком порт устарел. если есть только usb то работу с контроллерами можно считать оконченой даже не начав???? usb-com ни кто в сети не предлогает.а если и предлогают то в схеме как раз стоит контроллер. если уж собирать самому то с нуля. а не так как сейчас многие делают, заказал конструктор, напихал в дырки элементов,запаял,и всё.таких гениев на службе хватает. а подойдёш к такиму с вопросом он и толком знать не знает. а ведь хочется знать подробно.
• Ну конечно никто (пишется слитно!) не предлАгает. Поскольку куча готовых микросхем есть в типовом включении - мостов USB-COM на 5В и 3.3В питания. Но шибко грамотные граждане естественно об этом не знают. Про AVR910-аналог от Проттоса тоже не знают, в котором МК по USB виртуальный COM-порт изображает и программирует по ISP. Например. У буржуев тоже куча аналогичных конструкций. И описаний подробных конечно нет - это же искать надо. А хочется сразу готовенького - нажал на одну кнопку и все-все на блюдечке с голубой каемочкой. А может лучше уроки учить?
• много уважаемый SergeBS этот форум не для орфографических ошибок и тем более не для поучений о том что оно есть. тут помощи и совета просят у людей которые знают и сталкивались с той или иной проблеммой. а то что есть готовое и можно купить и не напрягаться это конечно круто. P.S тем не менее спасибо ВАМ за участие в проблемме. И ОТДЕЛЬНОЕ ЗА ОЧЕНЬ ПРИГОДИВШИЕСЯ ПОУЧЕНИЯ. буржуям привет, а то что у них до?рена чего есть этого то я и знать не мог. куда нам крестьянам.
• Угу. Типа "крютые", которые как хотят так и пишут. Причем "проблемму" и сформулировать не могут. Сопли типа:"хачу чавой-то знать, а чаво - ня знаю самм" - не в счет.:)
• Вы ещё не знаете из чего всё это делается... На китайской барахолке детали для ваших схем продают на вес килограммами и никакие стандарты качества к таким деталям не имеют отношения. Покупайте только фирменные товары в соответствующих фирмах.
• Заказываю в Интернет-магазинах (российских). Пока (тьфу * 3) на брак/халтуру и т.п. не налетал.
• Здравствуйте! Всех с наступающим Новым Годом! :) Собрал программатор для AVR по указанной схеме (проверял 3 раза все). Но понипрог 2000 отказывается видеть и программировать контроллер ATMega168-20PU - выдает ошибку device missing or unknown device (-24). Использовал стабилитроны КС407Г, Транзистор КТ3102АМ и диод КД522Б. Кварц у меня был на 4.032 МГц. Питание от L7805. Перед возникновением ошибки успевают придти сервисные сообщения, которые я мониторю с помощью Advanced Serial Port Monitor, но там только включение и выключение Break в процессе записи. Никакие данные не уходят. Настраивал ПониПрог2000 все по инструкции. Шаг за шагом. С чем эта ошибка может быть связана? Нужно ли подсоединять 22 ножку к земле и 20 к питанию (аналоговые земля и питание)? Почему не используется чип-селект (SS ножка 16 контроллера)? Спасибо за помощь!
• Я собрал этот программатор и использовал: Резисторы - указанных номиналов Транзистор - KT3102ГМ Диод H48 это аналог 1N4148 Стабилитроны - BZX55C 5.1 вольта Также кварц на 4Мгц и 2 керамических конденсатора на 22 пФ, но я не думаю что они обязательны т.к. использование кварца внутренний/внешний мы устанавливаем программируемыми битами, с завода микрухи запрограммированы использовать внутрений кварц(если я не ошибся) Внешнее питание от +5В обязательно.Я подключил от БП того же ПК с которого заливал прошивку. Диод H48 (такая маркировка на присутствует на корпусе этого диода) на просторах интернета говорят что это аналог 1N4148. У меня всё работает, ПониПрог 2000 успешно залила прошивку в ATmega8. Фото http://i.imgur.com/34GhDcN.jpg http://i.imgur.com/gCzAuzA.jpg
• Посоветую один из проектов avr mk ii clone, на базе либы и примера от lufa. Контроллер at90usb168 обычно идет с бутлоадером, позволяющим после сборки залить прошивку через usb без внешнего программатора. Поддерживает все нынешние avr, включая xmega и новые тиньки, pdi/tpi протокол. Работает с avrstudio и dude, разные прошивки для них. Исходники открыты, шишки отработаны. Например, для новых студий достаточно инкрементить версию fw в настройках прошивки. Собирается прошивка под winavr. Мой вариант в этой теме, от 12 года. С фоточкой. http://m.radiokot.ru/forum/viewtopic...rt=700&t=26417
• Здраствуйте.собрал этот прогроматор для прошивки ATtiny 2313 все работае прог.читаем МК без проблем но вот такая проблема атор схемы для которой я прошиваю МК написал что первый раз можно прошивать без внешнего кварца,но при этом сперва заливать прошивку МК,а потом менять Fuse короче я залил прошивку,встала нормально,потом поменял Fuse и нажал Write но после таго как я нажал Write вылезла вот это Device missing or unknown device (-24) и после этого больше МК не читаеться в чом может быть проблема
• это обратно я подскажите пожалуста попробывал прошить ATtiny 2313 с внешним кварцем ипоставил 2 конденсатора,кварц на 8 МГц,подк. прогром.он прочитал МК открыл прошивку в пони выставил Fuse какие надо вот это заводские http://i.imgur.com/rSdlENN.jpg а вот такие надо прошить http://i.imgur.com/gc4yyxA.gif но еще что я заметил в заводских стоит одна галочка которую нельзя убрать называеться SPIEN ,а какие надо прошить там нет этой галочки ну ладно дальше продолжу свою проблему после таго как я откры прошивку и выставил Fuse как на второй картинке я нажал READ DEVICE пошол процес прошивки и в завершении вышло вот это http://i.imgur.com/UpR5qhE.jpg потом я закрыл пони и открыл снова и нажал прочитать МК и получил вот это Device missing or unknown device (-24) такое же что я прошивал без внешнего кварца,выше описанное,и после этого этот МК больше не читался кто может сказать в чом дело,что я зделал не так Просто уже 3 МК убил большое спасибо прото я в этом новичок
• У меня эта ошибка вылазила только когда я внешнее питанее не подключал, ну естественно у тебя в схеме могут быть ошбки, может ты не на ту микруху пони прог настроил(но маловероятно ведь прошивка залилась я сам новичёк.) SPIEN – фьюз, который разрешает работу МК по интерфейсу SPI. Все микроконтроллеры выпускаются с уже установленным битом SPIEN. Считается опасным фьюзом...
• Fuse-бит SPIEN установлен по умолчанию в микроконтроллерах AVR (режим внутрисхемного программирования) и с помощью PonyProg его убрать не получится. Да и вообще его лучше не трогать... Установив и запрограммировав Fuse-биты как на последней картинке, вы настроили мк на работу от внешнего кварца 8 Мгц, отключили внутренний делитетель тактовой частоты на 8 и включили Brown-Out Detector (модуль контроля питания) с уровнем 2.7 В. И после этого программатор микроконтроллер не увидел, поэтому логично было бы подать на микроконтроллер внешнее питание (не от PonyProg) и попробовать прочитать его снова. PS: Конечно, если изначально все было сделано корректно (тип микроконтроллера в программаторе ри программировании был выбран правильно и Fuse-биты были правильно установлены)
• спасибо за ответ просто я прошил на 3 МК нету прошивку и теперь прогром.не видет их и мне надо их перешить и я всегда подовал внешние питание при прошивки но пони всеравно его не видит,но МК работает,я вставлял ее на прибор для кокого я ее прошивал все три рабочие,но мне надо туда другие залить Я спросил у автора схемы для которой я их прошивал как их перешить он мне сказал что если с внешним кварцем неопределяеться то надо еще внешний генератор тактовой частоты делать и подовать сигнал на МК XTAL 1 и тогда прогром. увидет МК если кто может кинте не сложную схемку внешний генератор тактовой частоты сколько гуглил не чего чот не нашол или может кто другой способ а Fuse мне обезателно надо было помннять как на второй картинке потомучто с заводскими работать не будет спасибки за помощь
• Спасибо за статью! Отличный адаптер. Работает шустро, без ошибок. Я первым делом под LPT порт спаял, не было под рукой COM штекера. Дак LPT порт сгорел на первой же заливке. Пришлось бежать за COM штекером в магаз. Так же рекомендую спаять фьюз доктора - очень полезная штука. Я первый-же кристал так отфьюзил, казалось что он выпустил свою душу (синий дымок), а нннет! - Дохдур фьюз его моментально вернул к жизни. Вот и выходит: этот адаптер + док фьюз = полноценный параллельный программатор.
• После "синего дымка" ни один доктор его бы к жизни не вернул. А "Доктор фьюз" - да, наверное, иногда может быть полезным. Но почти всегда удается обойтись и без него, нужно только затактировать МК не от кварца, а от внешнего генератора...
• А вот мне посчастливилось, при первом же конфигурировании фьюзов, захлопнуть так, что ни один генератор не спасёт. Я не знал, что бывают 2 варианта отображения фьюзов: Прямой (исторический, канонический) и инвертированный (интуитивно удобный). Вот я и выставил в каноническом галки с фото инвертированного. Кстати, PonyProg, оперирует фьюзами в инвертированном представлении.
• Читать всем:

Программатор Громова является простым и недорогим в изготовлении устройством, работающим через COM порт. Имеет большую надежность чем программаторы работающие с LPT портом, который при небрежном обращении очень легко привести в неисправное состояние.
Предназначенный для программирования микроконтроллеров фирмы Atmel. Принцип роботы программатора заключается в согласовании уровней между программируемым микроконтроллером и COM портом компьютера. Работает с программами и avrdude. Разработчик схемы программатора является Геннадий Громов. Сайт автора: http://algrom.net/russian.html

Принципиальная схема программатора Громова

Двухсторонняя печатная плата

Разводка печатной платы сделана EAGLE CAD. Если дорожки не достаточно широкие или еще что-то не так, в проекте можно все откорректировать под себя.

Для изготовления программатора понадобятся:

1. Разъем гнездо на кабель DB-9F(9 pin).

2. Корпус DP-9C (9 pin).

3. Изготовленная двухсторонняя печатная плата. Толщина текстолита 1 мм.

4. SMD-резисторы 7 шт. типоразмера 0805, мощностью 0.125 Вт, номиналом 1кОм.

5. Диоды 3 шт. любые импульсные со временем восстановления не более 50 нс. в корпусе SOD-80. Я использую диоды LL4148.

6. Провод или шлейф для последующего подключения к микроконтроллеру.

Установленная плата программатор внутри корпуса будет выглядеть вот так

Грани платы для установки в корпус подгонялись наждачным брусом. Припаивать плату к разъему нужно установленной в часть корпуса, что бы в корпусе они выровнялись относительно друг друга.
Чтобы провода, припаянные к плате, не оторвались при интенсивной эксплуатации нужно сделать петлю и зафиксировать ее металлическим хомутом, который идет в комплекте с корпусом.

Видео к статье:

Разумеется сразу же возникла надобность в программаторе. Программатор на LPT порту меня не устроил, из-за того, что есть вероятность сжечь порт компьютера. Можно было конечно собрать USB программатор, но его также нужно было бы чем-то прошивать. Тогда я наткнулся на схему программатора Громова и решено было собрать его. Писали, что программатор работает с оболочками UniProf и avrdude . Сама схема очень простая:

Печатную плату скачал готовую, немного изменил, чтобы можно было нарисовать маркером, получилось следующее:

Все резисторы, кроме идущего с катода светодиода на землю (он номиналом 470 Ом) на 1 кОм, всего в схеме этих резисторов 7 штук. Резисторы на 1 ком ставятся для того, чтобы погасить часть напряжения идущего от СОМ порта с 12 вольт, до требуемых для микроконтроллера 5 вольт. Диоды взял КД522 , 3 штуки. В схеме есть индикация питания на светодиоде, поставил зеленого цвета, советский 5 мм диаметром. У меня в запасах был кабель удлинитель COM 9M/9F , как раз подходящий для этих целей, разъем с обратной стороны кабеля был мной обрезан.

Кабель был экранированный, что позволяет удобно расположить корпус с программатором в любом удобном месте, насколько хватает длины проводов, тогда как в случае с неэкранированными проводками, если бы нами был использован только разъем СОМ длина ограничена полуметром, иначе программатор может работать со сбоями.

Так как проводники, выходящие с программатора и идущие, в моем случае на цанговую макетную плату, на которой я буду собирать и отлаживать первые устройства, рекомендуют делать длиной не более 15 – 20 см, я сделал длиной 15 см обычным гибким разноцветным монтажным проводом. Кабель идущий с СОМ порта решено было прикрепить хомутом к плате, ввиду того что в процессе эксплуатации программатора он мог бы вырваться, так как он достаточно жесткий. Проводки выходящие из программатора и идущие на микроконтроллер также стянул проволочным хомутом. Плата была протравлена и залужена: