3.3.8 Программатор микроконтроллеров avr (Белов, с. 323)
Программатор – это устройство, предназначенное для записи программного кода в память МК. Он подключается к компьютеру и управляется специальной программой, к программатору подключается микроконтроллер.
В режиме программирования все или несколько выводов МК AVR меняют свои функции. Включается режим программирования подачей и удерживанием «0» на входе RESET. При кратковременной подаче «0» на этот вход МК сбрасывается на ноль.
При параллельном программировании ИМС МК вынимают из печатной платы и вставляют в панельку программатора. Данные передают данные по байтам, используя 8 выводов ИМС как шину данных. После записи данных ИМС МК вставляют в схему.
При последовательном программировании МК используется канал ISP, который позволяет производить внутрисхемное программирование, не извлекая МК из схемы.
Для передачи данных используется три вывода ИМС, называемые MISO (Master Input, Slave Output – ведущий работает на ввод, ведомый – на вывод); MOSI (Master Output Slave Input – ведущий работает вывод, ведомый на ввод); SCK (Synchronize Clock – сигнал синхронизации). Байты передаются побитно при низковольтном питании.
Универсальные программаторы МК серии AVR используют два способа, упрощён-ные – только последовательный.
Программатор, подключаемый к компьютеру при помощи параллельного порта LPT, проще и надёжнее, чем подключаемый при помощи последовательного порта COM.
Схема программатора, предназначенного для последовательного программирования при использовании параллельного порта, приведена на рисунке 3.3.1.
Состав схемы: Х1 – разъём для подключения к порту компьютера; Х2 – разъём для подачи внешнего питания; Х3 – разъём для подключения к отлаживаемой схеме; DD1 – микросхема 74НС244, содержащая два четырёхканальных управляемых буфера; VD1 –
94
индикатор питающего напряжения; конденсаторы С1 и С2 – фильтр в цепи питания; VD2 – защитный диод; VD3 – светодиод индикации режима программирования.
Рисунок 3.3.1 – Схема последовательного программатора МК серии AVR
Сигнал «0» на входе Е открывает соответствующий буфер и сигналы с его информационных входов поступают на его выходы. При подаче «1» буфер закрывается.
В процессе программирования программа управления включает буферы, а затем организует процесс обмена данными с ИМС МК посредством сигналов MISO, MOSI, SCK (в соответствии с алгоритмом передачи данных) и RESET (перевод ИМС МК в режим программирования и сброс). После завершения программирования буферы закрываются и и программатор не мешает работать схеме.
На входы MISO, MOSI, SCK, RESET не должны поступать мешающие сигналы. Лучше, если эти выводы останутся свободными. Если это невозможно, то к этим входам должны быть подключены входы других микросхем, но не их входы.
3.3.9 Модуль программатора basic stamp 2 (вs-2)
Модуль выполнен на основе элементов в корпусах с двухрядным расположением выводов DIP. МК ВS-2 выпускается фирмой Parallax, имеет 24 вывода. Двусторонние выводы МК позволяют вставлять его в стандартный держатель микросхем.
Основные характеристики МК ВS-2:
- 16 независимых двусторонних входных и выходных каналов, обеспечивающих ток до
20 мА, при максимальном токе 8 каналов не более 50 мА;
- 2 канала для связи с компьютером при программировании;
- 2 канала доступа к памяти ЕЕРОМ;
- 1 канал начальной установки – сброс;
- высокая скорость обмена – до 20 МГц;
- бесплатное программное обеспечение и инструкция по программированию.
Размеры печатной платы программатора: 72х51 мм. Корпус отсутствует. Схема программатора приведена на рисунке 3.3.2, конструкция – на рисунке 3.3.3.
Рисунок 3.3.3 – Схема модуля программатора микроконтроллера ВS-2
Элементы схемы.
С11 – микроконтроллер PIC 16C57 с записанной в его постоянную память программ-мой на языке РBASIC2 - интерпретатор, работающий на частоте 20 МГц. В исходном состоянии Т1 заперт и на вывод 28 С11 поступает логический уровень «1», обнуляю-щий МК по входу MCLR. Инициализируется С11 в начале программирования подачей сигнала АТN = 1 на базу транзистора Т1 и далее на вывод 28 сигнала с уровнем «0».
С12 – ИМС 24LС16 - электрически перепрограммируемая энергонезависимая память ЕЕРRОМ. Память хранит программу и данные.
Связь между интерпретатором и памятью осуществляется по каналу данных RА0 и каналу синхронизации RА1 с использованием последовательного интерфейса по прото-колу I2C. В исходном состоянии сигнал данных равен «1» благодаря резистору R3.
Связь интерпретатора с компьютером осуществляется по каналу приёма данных RА2
95
и каналу передачи данных RА3 по последовательному интерфейсу RS-232.
Усилитель Т2R5R6R9 преобразует двухполярные импульсы стандарта RS-232,
поступающие от компьютера, в однополярные, уровней ТТЛ.
Усилитель Т3R8R10 преобразует однополярные импульсы уровней ТТЛ в двухполярные импульсы стандарта RS-232, подаваемые в компьютер.
16 двусторонних каналов В0-В7 и С0-С7 предназначены для подключения модуля по линиям Р0-Р15 к компьютеру.
С13 – интегральный стабилизатор напряжения +5В для питания ИМС С11 и С12.
Х1 – кварцевый резонатор на 20 МГц.
а б
Рисунок 3.1.9 – Печатная плата программатора: а) со стороны печатных проводников;
б) со стороны навесных элементов
Программатор МК ВS-2 подключается к компьютеру посредством интерфейса RS-232, а к микроконтроллеру - посредством держателя ВS-2 (см. рисунок 3.1.10)
Рисунок 3.1.10 – Схема включения программатора
96
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 11
Цель: Получить и отработать навыки анализа и чтения схем цифровых устройств
Задание. Составить функциональную схему первой платы микропроцессорного контроллера МПК радиостанции РС-46М.
Указания и рекомендации по выполнению работы.
1. Функциональная схема подробнее отображает взаимодействие составных частей системы или устройства, чем структурная схема. По ней легче, чем по принципи- альной схеме проследить сигнальные цепи, поэтому её обычно составляют и используют при поиске и устранении неисправностей оборудования.
2. При составлении функциональной схемы рекомендуется размещать УГО ИМС так же как на принципиальной схеме.
3. На УГО ИМС указать их тип, международные и русские обозначения функций.
4. Шины обозначать одной линией с указанием числа линий в ней, а на УГО ИМС выводы адреса и данных объединять, например А8-А15 или D0-D7.
3. На УГО ИМС указать выводы для подачи управляющих сигналов с их номерами и обозначениями. В отчёте (под схемой) привести расшифровку этих обозначений.
4. Проследить связи между ИМС и нанести их линиями на функциональную схему. Над линиями указать наименование сигналов, передаваемых по ним.
5. Если сигнальная цепь проходит через разъём, рядом с выводом ИМС ставить стрелку и указывать на какой вывод какого разъёма ведёт линия, например: D7/1(T) → X1.2/B8 и D6/10 (Y5) → X1.2/B8, (цифра через косую черту – номер вывода).
Содержание отчёта: Тема, цель, функциональная схема, выполненная в соответствии с указаниями и рекомендациями, расшифровка обозначений сигналов и управляющих выводов ИМС, ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы.
1. Каковы назначение радиостанции РС-46М и микропроцессорного контроллера?
2. Каковы назначение и основные параметры ПЗУ, РПЗУ, ОЗУ, ФУС, ПАР, ПОС?
3. Какими сигналами управляются ДША, ОЗУ, ПЗУ, ПАР, ПОС?
4. Назначение сигналов: CR1, CR2, TRAP, R6.5, HOLD, HLDA, INTR, INTA, IO/M?
5. Проследить по принципиальной схеме сигнальные цепи от выводов: D4/34; D4/31; D4/32; D6/13; D6/11; D6/12; D6/10; D8/13; D8/10; D8/9.
6. Какую информацию несут обозначения КТ, , , ?
Литература.
Описание МПК радиостанция РС-45М, чертежи ХЖ 5.069.987 Э3 листы 1 и 2.
Описание устройства ПГС радиостанция РС-46М, чертёж ХЖ 5.427.085 Э3
97