Внутрисхемное программирование

Программатор xxxProg генерирует все необходимые сигналы, необходимые для программирования микросхем в плате пользователя.

Программирование микросхем в плате пользователя осуществляется с помощью специальных адаптеров. Название адаптера указано в окне Chip Information. Схемы всех адаптеров представлены в файле adapters.doc поставки.

Требования при подключении программатора к плате пользователя:

 

· подключение должно осуществляться в строгом соответствии cо

схемой соответствующего адаптера (см. файл adapters.doc),

· устройство пользователя должно быть разработано с таким учетом,

чтобы не оказывать шунтирующего влияния на логические сигналы

программатора.

· устройство пользователя должно предусматривать (если это

необходимо) возможность подачи со стороны программатора напряжения

программирования, превышающего напряжение питания.

 

Подача напряжения питания на плату пользователя.

Возможны два варианта:

· Подача питания от программатора. В этом случае необходимо иметь

ввиду, что нагрузочная способность источника питания программатора

ограничена током 80 мА. Источник питания программатора способен работать

на емкостную нагрузку, которая не должна превышать 50 мкФ.

· Подача питания на плату пользователя от внутреннего источника. В

этом случае, питание от программатора на плату пользователя подаваться

не должно. Необходимо иметь ввиду, что логические сигналы

со стороны программатора имеют высокий уровень, соответствующий его

напряжению питания.

 

ВНИМАНИЕ: категорически запрещается подавать питание на плату пользователя одновременно от программатора и от внутреннего источника.

Электрические характеристики сигналов программатора:

· Логические сигналы имеют внутреннее сопротивление 470 Ом.

· Нагрузочную способность напряжения питания - 80 мА.

· Нагрузочную способность напряжения программирования - 80 мА.

ВНИМАНИЕ:тщательно проверяйте правильность подключения программатора

к плате пользователя. Неверное подключение может привести к выходу из

строя аппаратуры программатора и платы пользователя.

 

Для того, чтобы максимально уменьшить настройку xxxProg после старта, отладчик сохраняет свое состояние в конфигурационных файлах при завершении своей работы. Можно также любой момент принудительно сохранить конфигурационные файлы, воспользовавшись меню главного окна "File", "Configuration files". Возможно хранить по несколько экземпляров файлов конфигурации, предназначенных для отладки различных программ и подгружать их "на ходу".

Существует два типа конфигурационных файлов, которыми можно манипулировать независимо:

· файл конфигурации экрана и опций отображения (Desktop). В нем сохраняется информация о положении, размерах, цветах, шрифтах всех окон отладчика.

· файл опций (Options). Он содержит информацию о различных опциях: выбранном типе процессора, точках останова, опциях отладки и т.п.

При завершении своей работы xxxProg записывает на диск файл сессии (Session), где запоминает, какие файлы Desktop и Options нужно будет загружать при последующем старте, т.к. можно сохранить эти файлы, придав им произвольные имена. Файл сессии сохраняется в текущей директории, остальные файлы - там, откуда были загружены или где последний раз сохранены.

При выходе в текущей директории записывается также файл history, куда помещается информация обо всех строках, введенных в диалогах.

 

 

32 битные микроконтроллеры

 

 

Лекция 9 Отличительные особенности микроконтроллеров AVR

Использована AVR расширенная RISC архитектура

Мощный набор из 121 команды, большинство которых выполняется за один машинный цикл

Емкость внутрисистемно программируемой Flash памяти 64 Кбайт (ATmega603/L) и 128 Кбайт (ATmega103/L), 1000 циклов стирания/записи

SPI интерфейс внутрисистемного программирования

Емкость встроенной EEPROM 2 Кбайт (ATmega603/L) и 4 Кбайт (ATmega103/L), 100000 циклов стирания/записи

Встроенная RAM емкостью 4 Кбайт

32 8-разрядных регистра общего назначения, набор регистров управления периферией

32 программируемых линии I/O, 8 линий выхода, 8 линий входа

Программируемые последовательные UART и SPI интерфейсы

Диапазон напряжений питания от 2,7 В до 6,0 В (ATmega603L/ ATmega103L) и от 4,0 В до 6,0 В (ATmega603/ ATmega103)

Диапазон тактовых частот от 0 до 4 МГц (ATmega603L/ ATmega103L) и от 0 до 6 МГц (ATmega603/ ATmega103)

Производительность до 6 MIPS при частоте 6 МГц

Встроенная система реального времени с отдельным генератором

Два 8-разрядных таймера/счетчика с отдельным предделителем и ШИМ

16-разрядный таймер/счетчик с отдельным предделителем, режимами захвата/ сравнения и двойным ШИМ с разрядностью 8, 9 или 10 разрядов

Программируемый сторожевой таймер с встроенным генератором

Встроенный аналоговый компаратор

8-канальный 10-разрядный аналого-цифровой преобразователь

Режимы энергосбережения Idle, Power Save и Power Down

Программная установка тактовой частоты

Программная блокировка защиты программных средств

 

Назначение выводов

VCC -	Напряжение питания
GND -	Земля
Port A (PA7..PA0) -	8-разрядный двунаправленный порт I/O. К выходам порта могут быть подключены встроенные нагрузочные резисторы (отдельно к каждому разряду). Выходные буферы обеспечивают втекающий ток 20 мА и способны напрямую управлять LED индикатором. При использовании выводов порта в качестве входов и установке внешним сигналом в низкое состояние, ток будет вытекать только при подключенных встроенных нагрузочных резисторах. Порт A, при наличии внешней SRAM, используется в качестве мультиплексируемой шины адреса/данных.
Port B (PB7. .PB0) -	8-разрядный двунаправленный порт I/O со встроенными нагрузочными резисторами. Выходные буферы обеспечивают втекающий ток 20 мА. При использовании выводов порта в качестве входов и установке внешним сигналом в низкое состояние, ток будет вытекать только при подключенных встроенных нагрузочных резисторах. Порт B используется также при реализации различных специальных функций.
Port C (PC7. .PC0) -	8-разрядный порт выхода. Выходные буферы обеспечивают втекающий ток 20 мА. Порт C используется также как выходы адреса при использовании внешней SRAM.
Port D (PD7. .PD0) -	8-разрядный двунаправленный порт I/O со встроенными нагрузочными резисторами. Выходные буферы обеспечивают втекающий ток 20 мА. При использовании выводов порта в качестве входов и установке внешним сигналом в низкое состояние, ток будет вытекать только при подключенных встроенных нагрузочных резисторах.
Port E (PE7..PE0) -	8-разрядный двунаправленный порт I/O со встроенными нагрузочными резисторами. Выходные буферы обеспечивают втекающий ток 20 мА. При использовании выводов порта в качестве входов и установке внешним сигналом в низкое состояние, вытекающий через них ток обеспечивается только при подключенных встроенных нагрузочных резисторах.
Port F (PF7..PF0) -	8-разрядный порт входа. Входы порта используются также как аналоговые входы аналого-цифрового преобразователя.
RESET -	Вход сброса. Для выполнения сброса необходимо удерживать низкий уровень на входе в течение двух машинных циклов.
XTAL1 -	Вход инвертирующего усилителя генератора и вход схемы встроенного генератора тактовой частоты.
XTAL2 -	Выход инвертирующего усилителя генератора.
TOSC1 -	Вход инвертирующего усилителя генератора таймера/счетчика.
TOSC2 -	Выход инвертирующего усилителя генератора таймера/счетчика.
WR -	Строб записи внешней SRAM.
RD -	Строб чтения внешней SRAM.
ALE -	Строб разрешения фиксации адреса, используемый для разрешении внешней памяти. Строб ALE используется для фиксации младшего байта адреса в защелках адреса в течение первого цикла обращения, в течение второго цикла обращения, при обращении к данным, используются выводы AD0 - AD7.
AVCC -	Напряжение питания аналого-цифрового преобразователя. Вывод подсоединяется к внешнему VCC через низкочастотный фильтр.
AREF -	Вход аналогового напряжения сравнения для аналого-цифрового преобразователя. На этот вывод, для обеспечения работы аналого-цифрового преобразователя, подается напряжение в диапазоне между AGND и AVCC.
AGND -	Этот вывод должен быть подсоединен к отдельной аналоговой земле, если плата оснащена ею. В ином случае вывод подсоединяется к общей земле.
PEN -	Вывод разрешения программирования в низковольтном последовательном режиме программирования. При удержании этого вывода на низком уровне во время сброса по включении питания, прибор перейдет в режим программирования по последовательному каналу.

 

Система команд 8-разрядных RISC микроконтроллеров семейства AVR

 

SREG:	Регистр статуса
C:	Флаг переноса
Z:	Флаг нулевого значения
N:	Флаг отрицательного значения
V:	Флаг-указатель переполнения дополнения до двух
S:	NЕV, Для проверок со знаком
H:	Флаг полупереноса
T:	Флаг пересылки, используемый командами BLD и BST
I:	Флаг разрешения/запрещения глобального прерывания
Регистры и операнды
Rd:	Регистр назначения (и источник) в регистровом файле
Rr:	Регистр источник в регистровом файле
R:	Результат выполнения команды
K:	Литерал или байт данных (8 бит)
k:	Данные адреса константы для счетчика программ
b:	Бит в регистровом файле или I/O регистр (3 бита)
s:	Бит в регистре статуса (3 бита)
X, Y, Z:	Регистр косвенной адресации (X=R27:R26, Y=R29:R28, Z=R31:R30)
P:	Адрес I/O порта
q:	Смещение при прямой адресации (6 бит)
I/O регистры
RAMPX, RAMPY, RAMPZ:	Регистры связанные с X, Y и Z регистрами, обеспечивающие косвенную адресацию всей области СОЗУ микроконтроллера с объемом СОЗУ более 64 Кбайт
Стек:
STACK:	Стек для адреса возврата и опущенных в стек регистров
SP:	Указатель стека
Флаги:
Ы	Флаг, на который воздействует команда
0:	Очищенный командой Флаг
1:	Установленный командой флаг
-:	Флаг, на который не воздействует команда

 

Система команд

Обозначение	Функция
ADC	Сложить с переносом
ADD	Сложить без переноса
ADIW	Сложить непосредственное значение со словом
AND	Выполнить логическое AND
ANDI	Выполнить логическое AND c непосредственным значением
ASR	Арифметически сдвинуть вправо
BCLR	Очистить флаг
BLD	Загрузить T флаг в бит регистра
BRBC	Перейти если бит в регистре статуса очищен
BRBS	Перейти если бит в регистре статуса установлен
BRCC	Перейти если флаг переноса очищен
BRCS	Перейти если флаг переноса установлен
BREQ	Перейти если равно
BRGE	Перейти если больше или равно (с учетом знака)
BRHC	Перейти если флаг полупереноса очищен
BRHS	Перейти если флаг полупереноса установлен
BRID	Перейти если глобальное прерывание запрещено
BRIE	Перейти если глобальное прерывание разрешено
BRLO	Перейти если меньше (без знака)
BRLT	Перейти если меньше чем (со знаком)
BRMI	Перейти если минус
BRNE	Перейти если не равно
BRPL	Перейти если плюс
BRSH	Перейти если равно или больше (без знака)
BRTC	Перейти если флаг T очищен
BRTS	Перейти если флаг T установлен
BRVC	Перейти если переполнение очищено
BRVS	Перейти если переполнение установлено
BSET	Установить флаг
BST	Переписать бит из регистра во флаг T
CALL	Выполнить длинный вызов подпрограммы
CBI	- Очистить бит в регистре I/O
CBR	Очистить биты в регистре
CLC	Очистить флаг переноса
CLH	Очистить флаг полупереноса
CLI	Очистить флаг глобального прерывания
CLN	Очистить флаг отрицательного значения
CLR	Очистить регистр
CLS	Очистить флаг знака
CLT	Очистить флаг T
CLV	Очистить флаг переполнения
CLZ	Очистить флаг нулевого значения
COM	Выполнить дополнение до единицы
CP	Сравнить
CPC	Сравнить с учетом переноса
CPI	Сравнить c константой
CPSE	Сравнить и пропустить если равно
DEC	Декрементировать
EOR	Выполнить исключающее OR
ICALL	Вызвать подпрограмму косвенно
IJMP	Перейти косвенно
IN	Загрузить данные из порта I/O в регистр
INC	Инкрементировать
JMP	Перейти
LD Rd,X	Загрузить косвенно
LD Rd,X+	Загрузить косвенно инкрементировав впоследствии
LD Rd,-X	Загрузить косвенно декрементировав предварительно
LDI	Загрузить непосредственное значение
LDS	Загрузить непосредственно из СОЗУ
LPM	Загрузить байт памяти программ
LSL	Логически сдвинуть влево
LSR	Логически сдвинуть вправо
MOV	Копировать регистр
MUL	Перемножить
NEG	Выполнить дополнение до двух
NOP	Выполнить холостую команду
OR	Выполнить логическое OR
ORI	Выполнить логическое OR с непосредственным значением
OUT	Записать данные из регистра в порт I/O
POP	Загрузить регистр из стека
PUSH	Поместить регистр в стек
RCALL	Вызвать подпрограмму относительно
RET	Вернуться из подпрограммы
RETI	Вернуться из прерывания
RJMP	Перейти относительно
ROL	Сдвинуть влево через перенос
ROR	Сдвинуть вправо через перенос
SBC	Вычесть с переносом
SBCI	Вычесть непосредственное значение с переносом
SBI	Установить бит в регистр I/O
SBIC	Пропустить если бит в регистре I/O очищен
SBIS	Пропустить если бит в регистре I/O установлен
SBIW	Вычесть непосредственное значение из слова
SBR	Установить биты в регистре
SBRC	Пропустить если бит в регистре очищен
SBRS	Пропустить если бит в регистре установлен
SEC	Установить флаг переноса
SEH	Установить флаг полупереноса
SEI	Установить флаг глобального прерывания
SEN	Установить флаг отрицательного значения
SER	Установить все биты регистра
SES	Установить флаг знака
SET	Установить флаг T
SEV	Установить флаг переполнения
SEZ	Установить флаг нулевого значения
SLEEP	Установить режим SLEEP
ST X,Rr	Записать косвенно
ST Y,Rr	Записать косвенно из регистра в СОЗУ с использованием индекса Y
ST Z,Rr	Записать косвенно из регистра в СОЗУ с использованием индекса Z
STS	Загрузить непосредственно в СОЗУ
SUB	Вычесть без переноса
SUBI	Вычесть непосредственное значение
SWAP	Поменять нибблы местами
TST	Проверить на ноль или минус
WDR	Сбросить сторожевой таймер

 

Таблица 35. Соответствие обозначений выводов обозначениям сигналов

Обозначение сигнала в режиме программирования	Обозначение вывода	I/O	Описание
RDY / BSY	PD1	O	0: Прибор занят программированием, 1: Прибор готов к новой команде
OE	PD2	I	Разрешение выхода (Активен низким уровнем)
WR	PD3	I	Импульс записи (Активен низким уровнем)
BS1	PD4	I	Выбор байта (бит 0)
XA0	PD5	I	Режим XTAL (бит 0)
XA1	PD6	I	Режим XTAL (бит 1)
BS2	PD7	I	Выбор байта (бит 2 -всегда на низком уровне)
PAGEL	PA0	I	Загрузка страницы программирования памяти

Биты XA1/XA0 определяют действие, запускаемое по положительному импульсу на XTAL1. Установки битов представлены в следующей таблице:

Таблица 36. Кодирование битов XA1 и XA0

XA1	XA0	Характер действия при поступлении импульса на XTAL1
		Загрузка Flash или EEPROM адреса (старший или младший байт адреса Flash памяти определяет бит BS1)
		Загрузка данных (старший или младший байт адреса Flash памяти определяет бит BS1)
		Загрузка команды
		Нет действия, ожидание

При поступлении импульсов WR или OE загруженная команда определяет действие на входе или выходе. Команда является байтом, в котором каждый бит определяет функцию, как это отражено в таблице:

Таблица 37. Кодирование битов байта команды

N бита	Выполняемая операция при установленном бите
	Очистка кристалла
	Запись бита-предохранителя. Размещаются в байте данных по следующим битам: D5: SPIEN бит-предохранитель, D3: EESAVE бит-предохранитель, D1: SUT1 бит-предохранитель, D0: SUT0 бит-предохранитель (Примечание: запись 0 для программирования, запись 1 для стирания)
	Запись бита блокирования. Размещаются в байте данных по следующим битам::D2: LB2, D1: LB1 (Примечание: запись 0 для программирования)
	Запись Flash или EEPROM памяти (определяется битом 0)
	Чтение сигнатуры
	Чтение битов блокирования и битов-предохранителей. Размещаются в байте данных по следующим битам:D5: SPIEN бит-предохранитель, D3: EESAVE бит-предохранитель, D2: LB2, D1: SUT1/LB1, D0: SUT0 (Примечание: состояние 0 программируется)
	Чтение из Flash или EEPROM памяти (определяется битом 0)
	0 : Обращение к Flash, 1 : Обращение к EEPROM

 

 

Вопросы для проверки знаний

 

Что в вычислительной технике принято называть портом?

Какие порты применяются в современной технике?

Какие блоки входят в состав порт ввода вывода UART?

Основные характеристики порт ввода вывода UART?

В чем измеряется скорость передачи данных.?

Определить число которое необходимо для задания скорости обмена данными 57600 бод битов в секунду записать в регистр UBRR если кварцевый резонатор рассчитан на частоту 3.6864 МГц ?

Определите погрешность от применения кварцевого резонатора на частоту 4 МГц при той же скорости обмена данными?

От чего зависит погрешность при задании скорости передачи данных?

Каковы пути уменьшения погрешности при построении устройств на микроконтроллерах?

Что понимается в вычислительной технике под термином кадр?

Принцип передачи данных через порт ввода вывода UART?

Принцип приема данных через порт ввода вывода UART?

Перечислите сигналы управления записываемые в виде определенных битов и назовите их назначение?

 

Дополнительный материал