Прошивка PIC микроконтроллеров с "нуля".
Итак, пришло время изучать микроконтроллеры, а потом и их программировать, а так же хотелось собирать устройства на них, схем которых сейчас в интернете ну просто море. Ну нашли схему, купили контроллер, скачали прошивку….а прошивать то чем??? И тут перед радиолюбителем, начинающим осваивать микроконтроллеры, встает вопрос – выбор программатора! Хотелось бы найти оптимальный вариант, по показателю универсальность — простота схемы — надёжность. «Фирменные» программаторы и их аналоги были сразу исключены в связи с довольно сложной схемой, включающей в себя те же микроконтроллеры, которые необходимо программировать. То есть получается «замкнутый круг»: что бы изготовить программатор, необходим программатор. Вот и начались поиски и эксперименты! В начале выбор пал на PIC JDM. Работает данный программатор от com порта и питается от туда же. Был опробован данный вариант, уверенно запрограммировал 4 из 10 контроллеров, при питании отдельном ситуация улучшилась, но не на много, на некоторых компьютерах он вообще отказался что либо делать да и защиты от «дурака» в нем не предусмотрено. Далее был изучен программатор Pony-Prog. В принципе, почти тоже самое что и JDM.Программатор «Pony-prog», представляет очень простую схему, с питанием от ком-порта компьютера, в связи с чем, на форумах, в Интернете, очень часто появляются вопросы по сбоям при программировании того, или иного микроконтроллера. В результате, выбор был остановлен на модели «Extra-PIC». Посмотрел схему – очень просто, грамотно! На входе стоит MAX 232 преобразующая сигналы последовательного порта RS-232 в сигналы, пригодные для использования в цифровых схемах с уровнями ТТЛ или КМОП, не перегружает по току COM-порт компьютера, так как использует стандарт эксплуатации RS232, не представляет опасности для COM-порта.Вот первый плюс!
Работоспособен с любыми COM-портами, как стандартными (±12v; ±10v) так и с нестандартными COM-портами некоторых моделей современных ноутбуков, имеющих пониженные напряжения сигнальных линий, вплоть до ±5v – еще плюс! Поддерживается распространёнными программами IC-PROG, PonyProg, WinPic 800 (WinPic800) и другими – третий плюс!
И питается это все от своего собственного источника питания!
Было решено – надо собирать! Так в журнале Радио 2007 №8 был найден доработанный вариант этого программатора. Он позволял программировать микроконтроллеры в двух режимах.
Известны два способа перевода микроконтроллеров PICmicro в режим программирования:
1.При включённом напряжении питания Vcc поднять напряжение Vpp (на выводе -MCLR) от нуля до 12В
2.При выключенном напряжении Vcc поднять напряжение Vpp от нуля до 12В, затем включить напряжение Vcc
Первый режим — в основном для приборов ранних разработок, он накладывает ограничения на конфигурацию вывода -MCLR, который в этом случае может служить только входом сигнала начальной установки, а во многих микроконтроллерах предусмотрена возможность превратить этот вывод в обычную линию одного из портов. Это еще один плюс данного программатора. Схема его приведена ниже:
Крупнее
Все было собрано на макетке и опробовано. Все прекрасно и устойчиво работает, глюков замечено небыло!
Была отрисована печатка для этого программатора.
depositfiles.com/files/mk49uejin
все было собрано в открытый корпус, фото которого ниже.
Соединительный кабель был изготовлен самостоятельно из отрезка восьмижильного кабеля и стандартных комовских разьемах, никакие нуль модемные тут не прокатят, предупреждаю сразу! К сборке кабеля следует отнестись внимательно, сразу избавитесь от головной боли в дальнейшем. Длина кабеля должна быть не более полутора метров.
Фото кабеля
Итак, программатор собран, кабель тоже, наступил черед проверки всего этого хозяйства на предмет работоспособности, поиск глюков и ошибок.
Сперва наперво устанавливаем программу IC-prog, которую можно скачать на сайте разработчика www.ic-prog.com, Распакуйте программу в отдельный каталог. В образовавшемся каталое должны находиться три файла:
icprog.exe — файл оболочки программатора.
icprog.sys — драйвер, необходимый для работы под Windows NT, 2000, XP. Этот файл всегда должен находиться в каталоге программы.
icprog.chm — файл помощи (Help file).
Установили, теперь надо бы ее настроить.
Для этого:
1.(Только для Windows XP): Правой кнопкой щёлкните на файле icprog.exe. «Свойства» >> вкладка «Совместимость» >> Установите «галочку» на «Запустить программу в режиме совместимости с:» >>выберите «Windows 2000».
2.Запустите файл icprog.exe. Выберите «Settings» >> «Options» >> вкладку «Language» >> установите язык «Russian» и нажмите «Ok».
Согласитесь с утверждением «You need to restart IC-Prog now» (нажмите «Ok»). Оболочка программатора перезапустится.
Настройки" >> «Программатор
1.Проверьте установки, выберите используемый вами COM-порт, нажмите „Ok“.
2.Далее, „Настройки“ >> „Опции“ >> выберите вкладку „Общие“ >> установите „галочку“ на пункте „Вкл. NT/2000/XP драйвер“ >> Нажмите „Ok“ >> если драйвер до этого не был устновлен на вашей системе, в появившемся окне „Confirm“ нажмите „Ok“. Драйвер установится, и оболочка программатора перезапустится.
Примечание:
Для очень „быстрых“ компьютеров возможно потребуется увеличить параметр „Задержка Ввода/Вывода“. Увеличение этого параметра увеличивает надёжность программирования, однако, увеличивается и время, затрачиваемое на программирование микросхемы.
3.»Настройки" >> «Опции» >> выберите вкладку «I2C» >> установите «галочки» на пунктах: «Включить MCLR как VCC» и «Включить запись блоками». Нажмите «Ok».
4.«Настройки» >> «Опции» >> выберите вкладку «Программирование» >> снимите «галочку» с пункта: «Проверка после программирования» и установите «галочку» на пункте «Проверка при программировании». Нажмите «Ok».
Вот и настроили!
Теперь бы нам протестировать программатор в месте с IC-prog. И тут все просто:
Далее, в программе IC-PROG, в меню, запустите: Настройки >> Тест Программатора
Перед выполнением каждого пункта методики тестирвания, не забывайте устанавливать все «поля» в исходное положение (все «галочки» сняты), как показано на рисунке выше.
1.Установите «галочку» в поле «Вкл. Выход Данных», при этом, в поле «Вход Данных» должна появляться «галочка», а на контакте (DATA) разъёма X2, должен установиться уровень лог. «1» (не менее +3,0 вольт). Теперь, замкните между собой контакт (DATA) и контакт (GND) разъёма X2, при этом, отметка в поле «Вход Данных» должна пропадать, пока контакты замкнуты.
2.При установке «галочки» в поле «Вкл. Тактирования», на контакте (CLOCK) разъёма X2, должен устанавливаться уровень лог. «1». (не менее +3,0 вольт).
3.При установке «галочки» в поле «Вкл. Сброс (MCLR)», на контакте (VPP) разъёма X3, должен устанавливаться уровень +13,0… +14,0 вольт, и светиться светодиод D4 (обычно красного цвета).Если переключатель режимов поставить в положение 1 то будет светится светодиод HL3
Если при тестировании, какой-либо сигнал не проходит, следует тщательно проверить весь путь прохождения этого сигнала, включая кабель соединения с COM-портом компьютера.
Тестирование канала данных программатора EXTRAPIC:
1. 13 вывод микросхемы DA1: напряжение от -5 до -12 вольт. При установке «галочки»: от +5 до +12 вольт.
2. 12 вывод микросхемы Da1: напряжение +5 вольт. При установке «галочки»: 0 вольт.
3. 6 вывод микросхемы DD1: напряжение 0 вольт. При установке «галочки»: +5 вольт.
3. 1 и 2 вывод микросхемы DD1: напряжение 0 вольт. При установке «галочки»: +5 вольт.
4. 3 вывод микросхемы DD1: напряжение +5 вольт. При установке «галочки»: 0 вольт.
5. 14 вывод микросхемы DA1: напряжение от -5 до -12 вольт. При установке «галочки»: от +5 до +12 вольт.
Если все тестирование прошло успешно, то программатор готов к эксплуатации.
Для подключения микроконтроллера к программатору можно использовать подходящие панельки или же сделать адаптер на основе ZIF панельки (с нулевым усилием прижатия), например как здесь radiokot.ru/circuit/digital/pcmod/18/.
Теперь несколько слов про ICSP — Внутрисхемное программирование
PIC-контроллеров.
При использовании ICSP на плате устройства следует предусмотреть возможность подключения программатора. При программировании с использованием ICSP к программатору должны быть подключены 5 сигнальных линий:
1. GND (VSS) — общий провод.
2. VDD (VCC) — плюс напряжение питания
3. MCLR' (VPP)- вход сброса микроконтроллера / вход напряжения программирования
4. RB7 (DATA) — двунаправленная шина данных в режиме программирования
5. RB6 (CLOCK) Вход синхронизации в режиме программирования
Остальные выводы микроконтроллера не используются в режиме внутрисхемного программирования.
Вариант подключения ICSP к микроконтроллеру PIC16F84 в корпусе DIP18:
1.Линия MCLR' развязывается от схемы устройства перемычкой J2, которая в режиме внутрисхемного программирования (ICSP) размыкается, передавая вывод MCLR в монопольное управление программатору.
2.Линия VDD в режиме программирования ICSP отключается от схемы устройства перемычкой J1. Это необходимо для исключения потребления тока от линии VDD схемой устройства.
3.Линия RB7 (двунаправленная шина данных в режиме программирования) изолируется по току от схемы устройства резистором R1 номиналом не менее 1 кОм. В связи с этим максимальный втекающий/стекающий ток, обеспечиваемый этой линией будет ограничен резистором R1. При необходимости обеспечить максимальный ток, резистор R1 необходимо заменить (как в случае c VDD) перемычкой.
4.Линия RB6 (Вход синхронизации PIC в режиме программирования) так же как и RB7 изолируется по току от схемы устройства резистором R2, номиналом не менее 1 кОм. В связи с этим максимальный втекающий/стекающий ток, обеспечиваемый этой линией будет ограничен резистором R2. При необходимости обеспечить максимальный ток, резистор R2 необходимо заменить (как в случае с VDD) перемычкой.
Расположение выводов ICSP у PIC-контроллеров:
Эта схема только для справки, выводы программирования лучше уточнить из даташита на микроконтроллер.
Теперь рассмотрим прошивку микроконтроллера в программе IC-prog. Будем рассматривать на примере конструкции вот от сюда rgb73.mylivepage.ru/wiki/1952/579
Вот схема устройства
вот прошивка
Прошиваем контроллер PIC12F629. Данный микроконтроллер для своей работы использует константу osccal — представляет собой 16-ти ричное значение калибровки внутреннего генератора МК, с помощью которого МК отчитывает время при выполнении своих программ, которая записана в последней ячейке данных пика. Подключаем данный микроконтроллер к программатору.
Ниже на сриншоте красными цифрами показана последовательность действий в программе IC-prog.
1. Выбрать тип микроконтроллера
2. Нажать кнопку «Читать микросхему»
В окне «Программный код» в самой последней ячейке будет наша константа для данного контроллера. Для каждого контроллера константа своя!Не сотрите ее, запишите на бумажку и наклейте ее на микросхему!
Идем далее
3. Нажимаем кнопку «Открыть файл...», выбираем нашу прошивку. В окне программного кода появится код прошивки.
4. Спускаемся к концу кода, на последней ячейке жмем правой клавишей мыши и выбираем в меню «править область», в поле «Шестнадцатеричные» вводим значение константы, которую записали, нажимаем «ОК».
5. Нажимаем «программировать микросхему».
Пойдет процесс программирования, если все прошло успешно, то программа выведет соответствующее уведомление.
Вытаскиваем микросхему из программатора и вставляем в собранный макет. Включаем питание. Нажимаем кнопку пуск.Ура работает! Вот видео работы мигалки
video.mail.ru/mail/vanek_rabota/_myvideo/1.html
С этим разобрались. А вот что делать если у нас есть файл исходного кода на ассемблере asm, а нам нужен файл прошивки hex? Тут необходим компилятор. и он есть — это Mplab, в этой программе можно как писать прошивки так и компилировать. Вот окно компилятора
Устанавливаем Mplab
Находим в установленной Mplab программу MPASMWIN.exe, обычно находится в папке — Microchip — MPASM Suite — MPASMWIN.exe
Запускаем ее. В окне (4) Browse находим наш исходник (1) .asm, в окне (5) Processor выбираем наш микроконтроллер, нажимаем Assemble и в той же папке где вы указали исходник появится ваша прошивка .HEX Вот и все готово!
Надеюсь эта статья поможет начинающим в освоении PIC контроллеров! Удачи!
Работоспособен с любыми COM-портами, как стандартными (±12v; ±10v) так и с нестандартными COM-портами некоторых моделей современных ноутбуков, имеющих пониженные напряжения сигнальных линий, вплоть до ±5v – еще плюс! Поддерживается распространёнными программами IC-PROG, PonyProg, WinPic 800 (WinPic800) и другими – третий плюс!
И питается это все от своего собственного источника питания!
Было решено – надо собирать! Так в журнале Радио 2007 №8 был найден доработанный вариант этого программатора. Он позволял программировать микроконтроллеры в двух режимах.
Известны два способа перевода микроконтроллеров PICmicro в режим программирования:
1.При включённом напряжении питания Vcc поднять напряжение Vpp (на выводе -MCLR) от нуля до 12В
2.При выключенном напряжении Vcc поднять напряжение Vpp от нуля до 12В, затем включить напряжение Vcc
Первый режим — в основном для приборов ранних разработок, он накладывает ограничения на конфигурацию вывода -MCLR, который в этом случае может служить только входом сигнала начальной установки, а во многих микроконтроллерах предусмотрена возможность превратить этот вывод в обычную линию одного из портов. Это еще один плюс данного программатора. Схема его приведена ниже:
Крупнее
Все было собрано на макетке и опробовано. Все прекрасно и устойчиво работает, глюков замечено небыло!
Была отрисована печатка для этого программатора.
depositfiles.com/files/mk49uejin
все было собрано в открытый корпус, фото которого ниже.
Соединительный кабель был изготовлен самостоятельно из отрезка восьмижильного кабеля и стандартных комовских разьемах, никакие нуль модемные тут не прокатят, предупреждаю сразу! К сборке кабеля следует отнестись внимательно, сразу избавитесь от головной боли в дальнейшем. Длина кабеля должна быть не более полутора метров.
Фото кабеля
Итак, программатор собран, кабель тоже, наступил черед проверки всего этого хозяйства на предмет работоспособности, поиск глюков и ошибок.
Сперва наперво устанавливаем программу IC-prog, которую можно скачать на сайте разработчика www.ic-prog.com, Распакуйте программу в отдельный каталог. В образовавшемся каталое должны находиться три файла:
icprog.exe — файл оболочки программатора.
icprog.sys — драйвер, необходимый для работы под Windows NT, 2000, XP. Этот файл всегда должен находиться в каталоге программы.
icprog.chm — файл помощи (Help file).
Установили, теперь надо бы ее настроить.
Для этого:
1.(Только для Windows XP): Правой кнопкой щёлкните на файле icprog.exe. «Свойства» >> вкладка «Совместимость» >> Установите «галочку» на «Запустить программу в режиме совместимости с:» >>выберите «Windows 2000».
2.Запустите файл icprog.exe. Выберите «Settings» >> «Options» >> вкладку «Language» >> установите язык «Russian» и нажмите «Ok».
Согласитесь с утверждением «You need to restart IC-Prog now» (нажмите «Ok»). Оболочка программатора перезапустится.
Настройки" >> «Программатор
1.Проверьте установки, выберите используемый вами COM-порт, нажмите „Ok“.
2.Далее, „Настройки“ >> „Опции“ >> выберите вкладку „Общие“ >> установите „галочку“ на пункте „Вкл. NT/2000/XP драйвер“ >> Нажмите „Ok“ >> если драйвер до этого не был устновлен на вашей системе, в появившемся окне „Confirm“ нажмите „Ok“. Драйвер установится, и оболочка программатора перезапустится.
Примечание:
Для очень „быстрых“ компьютеров возможно потребуется увеличить параметр „Задержка Ввода/Вывода“. Увеличение этого параметра увеличивает надёжность программирования, однако, увеличивается и время, затрачиваемое на программирование микросхемы.
3.»Настройки" >> «Опции» >> выберите вкладку «I2C» >> установите «галочки» на пунктах: «Включить MCLR как VCC» и «Включить запись блоками». Нажмите «Ok».
4.«Настройки» >> «Опции» >> выберите вкладку «Программирование» >> снимите «галочку» с пункта: «Проверка после программирования» и установите «галочку» на пункте «Проверка при программировании». Нажмите «Ok».
Вот и настроили!
Теперь бы нам протестировать программатор в месте с IC-prog. И тут все просто:
Далее, в программе IC-PROG, в меню, запустите: Настройки >> Тест Программатора
Перед выполнением каждого пункта методики тестирвания, не забывайте устанавливать все «поля» в исходное положение (все «галочки» сняты), как показано на рисунке выше.
1.Установите «галочку» в поле «Вкл. Выход Данных», при этом, в поле «Вход Данных» должна появляться «галочка», а на контакте (DATA) разъёма X2, должен установиться уровень лог. «1» (не менее +3,0 вольт). Теперь, замкните между собой контакт (DATA) и контакт (GND) разъёма X2, при этом, отметка в поле «Вход Данных» должна пропадать, пока контакты замкнуты.
2.При установке «галочки» в поле «Вкл. Тактирования», на контакте (CLOCK) разъёма X2, должен устанавливаться уровень лог. «1». (не менее +3,0 вольт).
3.При установке «галочки» в поле «Вкл. Сброс (MCLR)», на контакте (VPP) разъёма X3, должен устанавливаться уровень +13,0… +14,0 вольт, и светиться светодиод D4 (обычно красного цвета).Если переключатель режимов поставить в положение 1 то будет светится светодиод HL3
Если при тестировании, какой-либо сигнал не проходит, следует тщательно проверить весь путь прохождения этого сигнала, включая кабель соединения с COM-портом компьютера.
Тестирование канала данных программатора EXTRAPIC:
1. 13 вывод микросхемы DA1: напряжение от -5 до -12 вольт. При установке «галочки»: от +5 до +12 вольт.
2. 12 вывод микросхемы Da1: напряжение +5 вольт. При установке «галочки»: 0 вольт.
3. 6 вывод микросхемы DD1: напряжение 0 вольт. При установке «галочки»: +5 вольт.
3. 1 и 2 вывод микросхемы DD1: напряжение 0 вольт. При установке «галочки»: +5 вольт.
4. 3 вывод микросхемы DD1: напряжение +5 вольт. При установке «галочки»: 0 вольт.
5. 14 вывод микросхемы DA1: напряжение от -5 до -12 вольт. При установке «галочки»: от +5 до +12 вольт.
Если все тестирование прошло успешно, то программатор готов к эксплуатации.
Для подключения микроконтроллера к программатору можно использовать подходящие панельки или же сделать адаптер на основе ZIF панельки (с нулевым усилием прижатия), например как здесь radiokot.ru/circuit/digital/pcmod/18/.
Теперь несколько слов про ICSP — Внутрисхемное программирование
PIC-контроллеров.
При использовании ICSP на плате устройства следует предусмотреть возможность подключения программатора. При программировании с использованием ICSP к программатору должны быть подключены 5 сигнальных линий:
1. GND (VSS) — общий провод.
2. VDD (VCC) — плюс напряжение питания
3. MCLR' (VPP)- вход сброса микроконтроллера / вход напряжения программирования
4. RB7 (DATA) — двунаправленная шина данных в режиме программирования
5. RB6 (CLOCK) Вход синхронизации в режиме программирования
Остальные выводы микроконтроллера не используются в режиме внутрисхемного программирования.
Вариант подключения ICSP к микроконтроллеру PIC16F84 в корпусе DIP18:
1.Линия MCLR' развязывается от схемы устройства перемычкой J2, которая в режиме внутрисхемного программирования (ICSP) размыкается, передавая вывод MCLR в монопольное управление программатору.
2.Линия VDD в режиме программирования ICSP отключается от схемы устройства перемычкой J1. Это необходимо для исключения потребления тока от линии VDD схемой устройства.
3.Линия RB7 (двунаправленная шина данных в режиме программирования) изолируется по току от схемы устройства резистором R1 номиналом не менее 1 кОм. В связи с этим максимальный втекающий/стекающий ток, обеспечиваемый этой линией будет ограничен резистором R1. При необходимости обеспечить максимальный ток, резистор R1 необходимо заменить (как в случае c VDD) перемычкой.
4.Линия RB6 (Вход синхронизации PIC в режиме программирования) так же как и RB7 изолируется по току от схемы устройства резистором R2, номиналом не менее 1 кОм. В связи с этим максимальный втекающий/стекающий ток, обеспечиваемый этой линией будет ограничен резистором R2. При необходимости обеспечить максимальный ток, резистор R2 необходимо заменить (как в случае с VDD) перемычкой.
Расположение выводов ICSP у PIC-контроллеров:
Эта схема только для справки, выводы программирования лучше уточнить из даташита на микроконтроллер.
Теперь рассмотрим прошивку микроконтроллера в программе IC-prog. Будем рассматривать на примере конструкции вот от сюда rgb73.mylivepage.ru/wiki/1952/579
Вот схема устройства
вот прошивка
Прошиваем контроллер PIC12F629. Данный микроконтроллер для своей работы использует константу osccal — представляет собой 16-ти ричное значение калибровки внутреннего генератора МК, с помощью которого МК отчитывает время при выполнении своих программ, которая записана в последней ячейке данных пика. Подключаем данный микроконтроллер к программатору.
Ниже на сриншоте красными цифрами показана последовательность действий в программе IC-prog.
1. Выбрать тип микроконтроллера
2. Нажать кнопку «Читать микросхему»
В окне «Программный код» в самой последней ячейке будет наша константа для данного контроллера. Для каждого контроллера константа своя!Не сотрите ее, запишите на бумажку и наклейте ее на микросхему!
Идем далее
3. Нажимаем кнопку «Открыть файл...», выбираем нашу прошивку. В окне программного кода появится код прошивки.
4. Спускаемся к концу кода, на последней ячейке жмем правой клавишей мыши и выбираем в меню «править область», в поле «Шестнадцатеричные» вводим значение константы, которую записали, нажимаем «ОК».
5. Нажимаем «программировать микросхему».
Пойдет процесс программирования, если все прошло успешно, то программа выведет соответствующее уведомление.
Вытаскиваем микросхему из программатора и вставляем в собранный макет. Включаем питание. Нажимаем кнопку пуск.Ура работает! Вот видео работы мигалки
video.mail.ru/mail/vanek_rabota/_myvideo/1.html
С этим разобрались. А вот что делать если у нас есть файл исходного кода на ассемблере asm, а нам нужен файл прошивки hex? Тут необходим компилятор. и он есть — это Mplab, в этой программе можно как писать прошивки так и компилировать. Вот окно компилятора
Устанавливаем Mplab
Находим в установленной Mplab программу MPASMWIN.exe, обычно находится в папке — Microchip — MPASM Suite — MPASMWIN.exe
Запускаем ее. В окне (4) Browse находим наш исходник (1) .asm, в окне (5) Processor выбираем наш микроконтроллер, нажимаем Assemble и в той же папке где вы указали исходник появится ваша прошивка .HEX Вот и все готово!
Надеюсь эта статья поможет начинающим в освоении PIC контроллеров! Удачи!
157 комментариев