ध्यान छवि - xkcd

कल्पना कीजिए कि आप एक रेगिस्तानी द्वीप पर हैं। और आपके लिए माइक्रोकंट्रोलर को प्रोग्राम करना महत्वपूर्ण है। क्यों, आप पूछें? ठीक है, चलो एक आपातकालीन बीकन को ठीक करने के लिए कहते हैं, जिसके बिना मोक्ष की संभावना तेजी से गिरती है।

आनन्दित करते हुए कि आप असेंबलर कोर्स को नहीं भूले हैं, आपने किसी तरह रेत में छड़ी के साथ कार्यक्रम लिखा। कुछ चमत्कारों से जो चीजें बच गईं, उनमें नियंत्रक के लिए प्रलेखन का एक प्रिंटआउट अच्छा निकला (यह अच्छा है कि आपके पास अभी भी इसे शुरू करने का समय नहीं है!), और कार्यक्रम मशीन कोड में अनुवादित होने में कामयाब रहा। इसमें सबसे बकवास था - इसे नियंत्रक में फ्लैश करना। लेकिन 500 किलोमीटर के दायरे में एक भी प्रोग्रामर नहीं है, जो कंप्यूटर का जिक्र न करे। आपके पास केवल एक शक्ति स्रोत (एक नारियल आलू की बैटरी) और तार के कुछ टुकड़े हैं।

एमके को नंगे हाथों से कैसे फ्लैश करें?

Atmel एक प्रयोगात्मक एम के रूप में प्रदर्शन करेगा। वर्णित तकनीक AVR परिवार में लगभग किसी भी नियंत्रक के साथ काम करती है, सिवाय इसके कि कमांड कोड थोड़ा भिन्न हो सकते हैं।

इंटरफ़ेस

AVR फर्मवेयर के लिए सबसे आम और सुविधाजनक इंटरफ़ेस SPI (सीरियल पेरिफेरल इंटरफ़ेस) है। SPI के माध्यम से कनेक्ट करने के लिए, आपको केवल चार तारों की आवश्यकता है, न कि जमीन की गिनती:

• एससीके - घड़ी संकेत, सभी डेटा एक्सचेंज ऑपरेशन को सिंक्रनाइज़ करता है;
• MOSI (मास्टर आउट स्लेव इन) - मास्टर से दास के लिए डेटा लाइन;
• MISO (मास्टर इन स्लेव आउट) - डेटा लाइन, इसके विपरीत, दास से मास्टर तक;
• परिणाम - SPI के माध्यम से फर्मवेयर को सक्षम करने के लिए आपको इस पिन पर एक तार्किक "0" लागू करने की आवश्यकता है।

इस प्रकार, हमें तीन सिग्नल और (वैकल्पिक रूप से) एक पढ़ने की आवश्यकता है। यहाँ इसके लिए सबसे सरल चित्र है:

अंजीर। 1. एसपीआई के लिए सबसे सरल कनेक्शन योजना।

अपनी सुविधा के लिए, आप इनपुट संकेतों का संकेत जोड़ सकते हैं। यह योजना जटिल है, लेकिन अत्यधिक नहीं:

अंजीर। 2. संकेत संकेत के साथ योजना।

बाउंस प्रोटेक्शन

दुर्भाग्य से, केवल एसपीआई सिग्नल उत्पन्न करने के लिए बटनों का उपयोग करके, हमने एक अच्छा परिणाम प्राप्त नहीं किया है। इसका कारण एक अप्रिय घटना है जिसे संपर्क उछाल कहा जाता है। बंद होने पर, यांत्रिक संपर्क टकराते हैं, एक दूसरे से उछलते हैं, और एक नाड़ी के बजाय, कई प्राप्त होते हैं। उछाल को दबाने के लिए, आपको तर्क तत्वों की एक जोड़ी से एक सरल सर्किट को इकट्ठा करना होगा:

अंजीर। 3. बकवास को दबाने के लिए आरएस-ट्रिगर।

यह एक आरएस-ट्रिगर है, जो स्विच के निचले संपर्क को बंद करने के क्षण में "1" पर स्विच करता है और उछाल के शेष दालों को अनदेखा करता है। ट्रिगर रीसेट "0" पर होता है जब ऊपरी संपर्क बंद हो जाता है, जब बटन जारी होता है।

"देखो, मैं भाग गया हूँ!" पाठक कहेगा, "मैं एक रेगिस्तानी द्वीप पर बैठा हूँ। मुझे यहां ट्रिगर कहां मिलेंगे? ”ठीक है, आप इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के बिना उछाल से छुटकारा पा सकते हैं। गीले तरल के साथ "सूखी" संपर्क को बदलने के लिए केवल आवश्यक है। स्विच एक प्रवाहकीय तरल में कम दो इलेक्ट्रोड होगा।

SCOS के विपरीत MOSI और RESET संकेतों को बकवास दमन की आवश्यकता नहीं होती है: यहां केवल नमूनाकरण के समय संकेत स्तर महत्वपूर्ण है, और इसके किनारों पर नहीं।

एसपीआई कैसे काम करता है?

अंजीर। 4. एसपीआई का समय रेखा चित्र।

एसपीआई एक सिंक्रोनस इंटरफ़ेस है: सभी ऑपरेशन घड़ी सिग्नल (एससीके) के किनारों द्वारा सिंक्रनाइज़ किए जाते हैं, जो मास्टर द्वारा उत्पन्न होता है। अधिकतम अंतरण दर नियंत्रक घड़ी की आवृत्ति के 1/4 तक सीमित है। न्यूनतम गति पर कोई प्रतिबंध नहीं है: एक घड़ी संकेत के बिना, डेटा एक्सचेंज "जमे हुए" है, और इंटरफ़ेस किसी भी लम्बाई के लिए स्थिर स्थिति में रह सकता है।

एसपीआई ट्रांसमिशन पूर्ण द्वैध मोड में किया जाता है, प्रत्येक दिशा में प्रति चक्र एक बिट। SCK सिग्नल के बढ़ते किनारे पर, दास डिवाइस MOSI लाइन से अगले बिट को पढ़ता है, और गिरने वाले किनारे पर यह MISO लाइन पर अगले बिट का उत्पादन करता है। सभी ध्यान 4 आंकड़ा।

फर्मवेयर प्रोटोकॉल

प्रोग्रामर और एमके के बीच सभी संचार 32-बिट कमांड भेजने और नियंत्रक प्रतिक्रियाएं प्राप्त करने के होते हैं। आदेशों की एक पूरी सूची डेटाशीट में है, और यहां हम सूचीबद्ध करते हैं कि फ़र्मवेयर MK के लिए कौन से ऑपरेशन किए जाने चाहिए:

1. कंट्रोलर को प्रोग्रामिंग मोड में डालना;
2. (वैकल्पिक) डिवाइस पहचानकर्ता पढ़ें;
3. मिटा;
4. फ्लैश में रिकॉर्ड;
5. (वैकल्पिक) रिकॉर्ड का सत्यापन;

प्रत्येक चरण पर विस्तार से विचार करें।

प्रोग्रामिंग मोड को सक्षम करना

RESET फुट को "0" खिलाकर प्रोग्रामिंग मोड सक्रिय हो जाता है। लेकिन कुछ सूक्ष्मताएं हैं। Atmel अनुशंसा करता है कि आप पहले RESET और SCK पिन को निम्न स्तर पर सेट करें, और उसके बाद ही नियंत्रक को शक्ति लागू करें। यदि यह संभव नहीं है, तो बिजली चालू करने के बाद, SCK पर "0" लागू करें, और फिर RESET के लिए एक सकारात्मक पल्स:


अंजीर। 5. एमके को प्रोग्रामिंग मोड में स्थानांतरित करें।

लेकिन यह सब नहीं है। इसके बाद, आपको वास्तव में प्रोग्रामिंग मोड को चालू करने के लिए एक कमांड भेजने की आवश्यकता है: 10101100 01010011 xxxxxxxx xxxxxxxx


अंजीर। 6. कमांड "प्रोग्राम इनेबल"।

एक्स द्वारा निरूपित बिट्स कोई भी हो सकता है। तीसरे बाइट के प्रसारण के दौरान, नियंत्रक को दूसरी बाइट ( 01010011 ) वापस भेजनी होगी । यदि ऐसा होता है, तो सब कुछ ठीक है, कमांड को स्वीकार किया जाता है, नियंत्रक आगे के निर्देशों की प्रतीक्षा कर रहा है। यदि उत्तर अलग है, तो आपको एमके को पुनरारंभ करने और फिर से प्रयास करने की आवश्यकता है।

आईडी सत्यापन

अंजीर। 7. टीम "सिग्नेचर बाइट पढ़ें"।

इससे पहले कि आप एमके की याद में कुछ भी लिखें, आपको यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि हमारे पास बिल्कुल वही मॉडल है जिसकी आवश्यकता है। प्रत्येक नियंत्रक मॉडल की अपनी तीन-बाइट पहचानकर्ता (हस्ताक्षर) होती है। आप इसे प्रपत्र के आदेशों के साथ पढ़ सकते हैं
00110000 000xxxxx xxxxxxbb xxxxxxxx
Bb (कमांड का तीसरा बाइट) के बजाय, पहचानकर्ता के पहले बाइट के लिए 00 , दूसरे के लिए 01 और तीसरे के लिए 10 विकल्प होगा । पहचानकर्ता की संगत बाइट कमांड के 4 वें बाइट को भेजते समय नियंत्रक द्वारा प्रेषित की जाएगी।

ATtiny13 के लिए, पहचानकर्ता का मान 00011110 10010000 00000111 ( 0x1E 90 07 ) है।

नियंत्रक सफाई

अंजीर। 8. टीम "चिप इरेज़"।

अगला कदम एमके की मेमोरी को खाली करना है, जिसे कमांड "चिप इरेज़" भेजकर किया जाता है।
10101100 100xxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx
यह कमांड Flash और EEPROM की सामग्री को मिटा देता है (सभी कोशिकाओं में FF होता है), साथ ही यदि वे सेट हैं तो लॉक बिट्स को हटा दें।

मेमोरी को फ्लैश करने के लिए लिखें

ATtiny13 में प्रोग्राम मेमोरी (फ्लैश) में 512 दो-बाइट शब्द (1K बाइट्स) होते हैं। शब्द पते में 9 बिट्स का रिज़ॉल्यूशन है। फ्लैश मेमोरी को पृष्ठों में विभाजित किया गया है, प्रत्येक पृष्ठ का आकार 16 शब्दों (कुल 32 पृष्ठों) का है। फ्लैश रिकॉर्डिंग दो चरणों में की जाती है।

पहले आपको पृष्ठ बफर में डेटा लोड करने की आवश्यकता है, इसके लिए "लोड प्रोग्राम मेमोरी पेज" का उपयोग करें
01000000 000xxxxx xxxxbbbb iiiiiiii - शब्द के निम्न बाइट को लोड करने के लिए, और उच्च लोड करने के लिए 01001000 000xxxxx xxxxbbb iiiiiiii -।
Bbbb कमांड की तीसरी बाइट के 4 सबसे महत्वपूर्ण बिट्स पृष्ठ पर शब्द का पता है, iiiiiiii लोड बाइट है। सबसे पहले, शब्द के कम बाइट को हमेशा लोड किया जाना चाहिए, और फिर उसी शब्द का उच्च बाइट।


अंजीर। 9. कमांड "लोड प्रोग्राम मेमोरी पेज"।

पेज बफर लोड होने के बाद, आपको कंट्रोलर मेमोरी पर सीधे पेज लिखने के लिए "राइट प्रोग्राम मेमोरी पेज लिखें" 01001100 0000000a bbbbxxxx xxxxxxxx कमांड निष्पादित करना होगा।
दूसरी बाइट का कम से कम महत्वपूर्ण बिट और तीसरे का सबसे महत्वपूर्ण 4 बिट्स : bbbb - लेखन के लिए पांच-बिट पृष्ठ संख्या।


अंजीर। 10. कमांड "प्रोग्राम मेमोरी पेज लिखें"।

यह सब उलझा हुआ लग रहा है, लेकिन कुछ भी जटिल नहीं है। प्रोग्राम मेमोरी के किसी भी बाइट के पते में 10 बिट्स होते हैं: ppppp: bbbb: w , जहाँ
ppppp - पृष्ठ संख्या ("प्रोग्राम मेमोरी पेज लिखें" कमांड में प्रयुक्त);
bbbb - पृष्ठ पर शब्द का पता ("लोड प्रोग्राम मेमोरी पेज" कमांड में);
w एक बिट है जो एक शब्द में उच्च या निम्न बाइट की पहचान करता है ("लोड प्रोग्राम मेमोरी पेज" कमांड के पहले बाइट में एन्क्रिप्टेड)।

फ्लैश पढ़ना

अंजीर। 11. कमांड "प्रोग्राम मेमोरी पढ़ें"।

एमके को फर्मवेयर लिखने के बाद, रिकॉर्ड किए गए डेटा की जांच करना अच्छा होगा, क्योंकि कोई डेटा अखंडता जांच नहीं की गई थी। जाँच करने का एकमात्र तरीका फ्लैश मेमोरी की पूरी मात्रा को पढ़ना और मूल के साथ तुलना करना है।

प्रोग्राम मेमोरी पढ़ना उसके लिखने से ज्यादा आसान है। पेजिंग के बारे में भूल जाओ, पढ़ना बाइट-बाय है। रीड प्रोग्राम मेमोरी कमांड इस तरह दिखता है:
00100000 0000000a bbbbbbbbb xxxxxxxx - शब्द के निम्न बाइट को पढ़ने के लिए, और 00101000 0000000a bbbbbbb xxxxxxxx - उच्च के लिए ।
दूसरी बाइट का कम से कम महत्वपूर्ण बिट और पूरे तीसरे बाइट a: bbbbbbbbb स्मृति में शब्द का पता है। रीड बाइट कमांड के 4 वें बाइट के प्रसारण के दौरान वापस आ जाता है।

प्रोग्रामिंग पूरा हो रहा है

शायद सबसे आसान ऑपरेशन। प्रोग्रामिंग को पूरा करने और एमके को ऑपरेटिंग मोड में रखने के लिए, यह तार्किक स्तर "1" को RESET पर लागू करने के लिए पर्याप्त है। नियंत्रक शुरू हो जाएगा और नए कार्यक्रम के अनुसार काम करेगा।

अभ्यास

इस ज्ञान को व्यवहार में लाने का समय आ गया है। प्रयोग का शिकार - ATtiny13 - एक ब्रेडबोर्ड में फंस जाता है, एक सिग्नल ड्राइवर पास इकट्ठा होता है, सब कुछ तैयार है:

अंजीर। 12. प्रयोगात्मक योजना।

हम फार्म के एक कार्यक्रम को सीवे देंगे "कहीं सरल नहीं है":

ldi R24, 0x02 out DDRB, R24 out PORTB,R24 L1: rjmp L1 

वह सब करती है अपने पैर को PB1 देती है और एक अनंत लूप में जाती है। मशीन कोड में, यह केवल चार शब्द लेता है:

 E082 BB87 BB88 CFFF 

इसे कंट्रोलर में फ्लैश करने के लिए, आपको निम्न कमांड टाइप करने होंगे:

 1010 1100 0101 0011 0000 0000 0000 0000 // program enable 1010 1100 1000 0000 0000 0000 0000 0000 // chip erase 0100 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0010 // load addr.0000 low byte 82 0100 1000 0000 0000 0000 0000 1110 0000 // load addr.0000 high byte E0 0100 0000 0000 0000 0000 0001 1000 0111 // load addr.0001 low byte 87 0100 1000 0000 0000 0000 0001 1011 1011 // load addr.0001 high byte BB 0100 0000 0000 0000 0000 0010 1000 1000 // load addr.0010 low byte 88 0100 1000 0000 0000 0000 0010 1011 1011 // load addr.0010 high byte BB 0100 0000 0000 0000 0000 0011 1111 1111 // load addr.0011 low byte FF 0100 1000 0000 0000 0000 0011 1100 1111 // load addr.0011 high byte CF 0100 1100 0000 0000 0000 0000 0000 0000 // write page 

शुरू कुंजी, चलो चलते हैं!


केवल 425 क्लिक, और एमके जीवन में आता है। अब आप निश्चित रूप से इस शापित द्वीप से मिल जाएंगे और बच जाएंगे।