ATtiny85 के लिए कॉम्पैक्ट यूएसबी छिपाई बूटलोडर

मैं आपके लिए AVR टिनी 45/85 का नया कॉम्पैक्ट बूटलोडर प्रस्तुत कर रहा हूँ। इस ऑटोलैडर को जीएनयू जीपीएल के तहत लाइसेंस प्राप्त है, जैसा कि वी-यूएसबी लाइसेंस द्वारा आवश्यक है। इस ऑटोलोडर का आधार एंबेडेड क्रिएशंस से एटीटिनी 85 यूएसबी बूट लोडर और डिगिसिपार्क बोर्डों द्वारा उपयोग किए जाने वाले इसके वंशज माइक्रोन्यूक्लियस-टी 85 थे।
ऊपर की तरह, TinyHID लोडर V-USB लाइब्रेरी पर आधारित है।

मुख्य विशेषताएं:

• ATtiny45 और ATtiny85 के तहत काम करता है
• कॉम्पैक्ट (बुनियादी कार्यों के साथ 2kb)
• विस्तार योग्य (इसमें कई अतिरिक्त कार्य हैं, जिनमें शामिल होने से आकार बढ़ जाएगा)
• किसी भी ड्राइवर की आवश्यकता नहीं है (जो विंडोज के नए संस्करणों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है)
• यह AVRdude के साथ काम नहीं करता है, इसके बजाय C # में एक क्रॉस-प्लेटफॉर्म API का उपयोग करता है
• खुद को अपडेट करने में सक्षम

और एवीआर टिनी 85 क्यों?

अर्थव्यवस्था को आर्थिक, सज्जन होना चाहिए। और AVR टिनी x5 के साथ, आप दो बार और यहां तक ​​कि दो तरह से बचत करते हैं। पहली कीमत का मुद्दा है: टिंकी मेग से सस्ता है। लेकिन व्यक्तिगत रूप से, टिनी एक्स 5 में एक पीएलएल जनरेटर है, जो आपको क्वार्ट्ज गुंजयमान यंत्र को छोड़ने की भी अनुमति देता है। इसलिए हम इसे और यहां तक ​​कि दो कैपेसिटर पर भी बचाते हैं। इसके अलावा, बोर्ड पर जगह का मुद्दा भी है। QNF बॉडी में, एक कॉकरोच 2.5 बाई 2.5 मिमी आकार का होता है। और फिर, हमें एक गुंजयमान यंत्र की आवश्यकता नहीं है। संपूर्ण सर्किट आसानी से एक हास्यास्पद 12x5 मिमी पर फिट हो सकता है। सारांश के रूप में, AVR टिनी 85 का उपयोग हमेशा उचित होता है, और विशेष रूप से USB उपकरणों के लिए जब तक कि कार्यक्षमता की आवश्यकता न हो कि यह कॉकरोच समर्थन नहीं करता है (उदाहरण के लिए, जब आपको बहुत अधिक आईओ पोर्ट की आवश्यकता होती है)

एक विशेष ऑटोलॉडर क्यों?

AVR मेगा के लिए ऑटोलॉइटर एक दर्जन से अधिक हैं, लेकिन टिनी 85 के साथ यह इतना सरल नहीं है। इन कठिनाइयों को समझने के लिए, मैं क्लासिक्स एल्गोरिथ्म को रेखांकित करता हूं:

• यदि BOOTRST कॉन्फ़िगरेशन बिट 0 पर सेट है, तो पुनरारंभ होने के बाद, नियंत्रक शून्य पते से नहीं, बल्कि बूट रीसेट पते (विभिन्न मॉडलों के लिए विशिष्ट और कॉन्फ़िगर किया जा सकता है) से निष्पादन शुरू करता है।
• बूट रीसेट पते के अनुसार, ऑटोलैडर स्वयं स्थित है, जो सबसे पहले बूट रीसेट पते पर इंटरप्ट टेबल को स्थानांतरित करता है।
• ऑटोलैडर यह निर्धारित करता है कि उसे खुद लोड करना है या नहीं। यदि आवश्यक हो, तो यह सामान्य फर्मवेयर के रूप में शुरू होता है, हालांकि यह शून्य पते पर स्थित नहीं है।
• यदि आपको ऑटोलैडर को लोड करने की आवश्यकता नहीं है, तो यह रुकावट तालिका को शून्य पते पर वापस ले जाता है, और वहां नियंत्रण स्थानांतरित करता है, जिससे एप्लिकेशन फर्मवेयर लोड होता है।
• फ़्लैश में डेटा लिखते समय, ऑटोलैडर यूएसबी प्रोटोकॉल के साथ काम करना जारी रखता है, मेजबान अनुरोधों का जवाब देता है।
• इसके अलावा, ऑटोलैडर का मेमोरी क्षेत्र अपरिवर्तनीय है, जो ऑटोलैडर को खुद को नुकसान पहुंचाने से रोकता है।

और अब 85 वें टिनी की बारीकियों:

• ATTiny हमेशा एक शून्य पते से बूट होता है; आप इसे दूसरे पते पर कॉन्फ़िगर नहीं कर सकते।
• इंटरप्ट वैक्टर भी कहीं स्थानांतरित नहीं होते हैं।
• रिकॉर्डिंग के दौरान, नियंत्रक 4.5 एमएस के लिए रुकता है, और कुछ भी प्रतिक्रिया करने में सक्षम नहीं है।
• खैर, ऑटोलैडर को सेल्फ रिकॉर्डिंग के खिलाफ हार्डवेयर सुरक्षा भी नहीं है।

और कामचोर।

• क्लियर की गई मेमोरी उन यूनिट्स से भरी होती है, जिन्हें कंट्रोलर द्वारा NOP माना जाता है। और इसका मतलब है कि रीसेट के बाद, नियंत्रण ऑटोलैडर तक पहुंच जाएगा। इससे पहले कम से कम 1,500 एनओपी पूरे किए जाएंगे।
• लेकिन यूएसबी प्रोटोकॉल के कामकाज के लिए, यह पर्याप्त नहीं है। PCINT0 इंटरप्ट प्रतिक्रिया भी आवश्यक है। बाधित वेक्टर तालिका को स्थानांतरित नहीं किया जा सकता है, लेकिन आप इस तालिका में ऑटोलैडर पते लिख सकते हैं। इसलिए, पहले बूट के तुरंत बाद, ऑटोलैडर अपने हैंडलर्स के एड्रेस वैक्टर को RESET और PCINT0 पर लिखता है।
• एप्लिकेशन फर्मवेयर की रिकॉर्डिंग करते समय, ऑटोलैडर भी RESET और PCINT0 वैक्टर को बदल देता है।
• ऑटोलॉडर ऑटोलैडर से पहले पते पर लागू फर्मवेयर के प्रारंभिक RESET और PCINT लिखता है।
• वी-यूएसबी प्रोसेसर PCINT0 का संशोधन इस तरह से किया गया है कि इसे PCINT0 एप्लिकेशन फर्मवेयर प्रोसेसर कह सकते हैं। ऑटोलैडर हैंडलर के काम करने की स्थिति TCCR1 == 0 && TCNT1 == 0xff है। अन्यथा, एप्लिकेशन हैंडलर चलाएं।
• मेमोरी रिकॉर्ड करने या क्लियर करने से पहले की देरी। इस समय, नियंत्रक ऑपरेशन की सफलता के बारे में मेजबान को सूचित करने का प्रबंधन करता है, और मेजबान इसे नहीं खोता है।
• मेमोरी क्लीनअप ऑपरेशन के बाद, ऑटोलैडर हमेशा अपने RESET और PCINT0 वैक्टर लिखता है।
• एप्लिकेशन फर्मवेयर लिखने से पहले, ऑटोलैडर अंत से शुरुआत तक फ्लैश को फ्लश करता है। इस प्रकार की सफाई यह सुनिश्चित करती है कि भले ही सफाई / रिकॉर्डिंग प्रक्रिया एक अप्रत्याशित बिजली आउटेज से बाधित हो, लेकिन ऑटोलैडर चालू रहेगा। या FLASH का पहला पृष्ठ अभी तक मिटाया नहीं गया है / पहले से ही लिखा गया है, और ऑटोलैडर पर नियंत्रण एक वेक्टर पर चलेगा। या तो सभी मेमोरी को मंजूरी दे दी गई है और नियंत्रण को एनओपी की एक श्रृंखला के माध्यम से ऑटोलैडर में स्थानांतरित किया जाएगा।
• हार्डवेयर के बजाय ऑटोलैडर में प्रविष्टि की एक सॉफ्टवेयर जांच की जाती है।

आप एंबेड टिनी 85 पर एंबेडेड क्रिएशंस वेबसाइट पर ऑटोलैडर की विशेषताओं के बारे में अधिक पढ़ सकते हैं।

पहिया को क्यों मजबूत करें?

AVR टिनी पर क्लासिक MEGA- आधारित ऑटोलॉटर का उपयोग करना पिछले अध्याय में वर्णित कारणों के लिए संभव नहीं है। लेकिन उनके बिना भी, 2 ऑटोलैडर कार्यान्वयन हैं: एटीटीनी85 यूएसबी बूट लोडर और माइक्रोन्यूक्लियस-टी 85, और दोनों एक बार लोकप्रिय यूएसबीस्पार प्रोग्रामर का अनुकरण करते हैं। और उपर्युक्त प्रोग्रामर होस्ट पर libusb लाइब्रेरी के माध्यम से चलता है। यह एक अद्भुत और बहुआयामी पुस्तकालय है, और मैक ओएस या लिनक्स के तहत इसका उपयोग 2x2 के रूप में प्राथमिक है। और यदि आप अपनी रचनाओं का उपयोग स्वयं करने जा रहे हैं, तो TinyHID लोडर आपको अधिक कॉम्पैक्ट आकारों को छोड़कर अपील कर सकता है। लेकिन विंडोज 8.1 x64 के तहत, लिबस ड्राइवर को स्थापित करना अब कोई मामूली काम नहीं है। सेटिंग्स में गहरी-गहरी एक आइटम है जो आपको ड्राइवर इलेक्ट्रॉनिक हस्ताक्षर सत्यापन के साथ एक बार कंप्यूटर को पुनरारंभ करने की अनुमति देता है। और किसी को भी, जो एक विशिष्ट उपयोगकर्ता को इस विधि की व्याख्या करेगा। इसलिए, मुख्य विचार एचआईडी फ़ीचर रिपोर्ट्स के माध्यम से काम करने में सक्षम एक ऑटोलैडर बनाना था। सभी छिपाई उपकरणों के लिए, मानक ओएस ड्राइवरों का उपयोग किया जाता है, और आपको अतिरिक्त स्थापित करने की आवश्यकता नहीं है। यह भी पता चला कि एवरूड का समर्थन करने में विफलता बूटलोडर के वजन को कम करने का अवसर लाती है। एफएएलएएसएच को लिखने और साफ़ करने के अलावा सभी विकल्पों को अक्षम करने के लिए, एप्लिकेशन फर्मवेयर पर पहुंचने के लिए, ऑटोलैडर का वजन 2kb है, जो प्रतियोगियों से कम है।

कैसे करें इस्तेमाल?

सबसे पहले आपको फर्मवेयर को कॉन्फ़िगर करने की आवश्यकता है। ऐसा करने के लिए, आपको अपनी योजना और अपनी आवश्यकताओं के लिए फर्मवेयर / usbloader / usbloader.h फ़ाइल को समायोजित करने की आवश्यकता है:

//  ATtiny,    USB D- #define USB_CFG_DMINUS_BIT 2 //  ATtiny,    USB D+ #define USB_CFG_DPLUS_BIT 1 //  ATtiny,     // ( ,   ) // #define LED_PIN 4 //  ATtiny,       (  ) // (    ) #define START_JUMPER_PIN 0 //   1,     EEPROM (    ) #define CAN_ERASE_EEPROM 0 //   1,     FLASH (    ) #define CAN_READ_FLASH 0 //   0,         (   ) #define CAN_LEAVE_LOADER 1 

उसी समय, आपको यह ध्यान रखने की ज़रूरत नहीं है कि USB_CFG_DPLUS_BIT को INT0 पैर पर प्राप्त होता है, क्योंकि PCINT0 इंटरप्ट ऑटोलैडर द्वारा उपयोग किया जाता है, जिसे किसी भी पैर पर कॉन्फ़िगर किया जा सकता है।
उपरोक्त संस्करण में, बूटलोडर 2kb में फिट बैठता है, यद्यपि एंड-टू-एंड। किसी भी अतिरिक्त विकल्प को सक्षम करना उसे इन सीमाओं से परे ले जाएगा, और साथ ही आपको स्मृति में अपना स्थान बदलना होगा। यह अलग तरह से किया जाता है कि आप AtmelStudio या Makefile का उपयोग करते हैं।

Atmel स्टूडियो

सुनिश्चित करें कि रिलीज़ चयनित है।
प्रोजेक्ट गुण खोलें, टूलकिन टैब पर जाएं, और "AVR / GNU लिंकर / मेमोरी सेटिंग्स" आइटम में, मूल्य को कम करें ".text = 0xc00"। आप इसे केवल 32 शब्दों के भागों में कम कर सकते हैं। यानी 0xbe0, 0xbc0, 0xba0। 0xba0 काम करने के लिए सभी उपलब्ध विकल्पों के लिए पर्याप्त है, कोई और कमी आवश्यक नहीं है। इसके अतिरिक्त, आपको निरंतर BOOTLOADER_WADDRESS के मान को भी कम करना होगा। यह AVR / GNU C कंपाइलर / सिंबल पेज पर किया जा सकता है। मान ".text =" के बराबर होना चाहिए।
कॉन्फ़िगरेशन के बाद, आपको प्रोजेक्ट (F7) संकलित करने की आवश्यकता है और आप इसे बाहरी प्रोग्रामर के साथ नियंत्रक पर अपलोड कर सकते हैं।

makefile

Makefile खोलें, और निरंतर BOOTLOADER_ADDRESS को वांछित मान तक कम करें। केवल 64-बाइट भागों को कम किया जा सकता है (AtmelStudio शब्दों का उपयोग करता है, और Makefile बाइट्स का उपयोग करता है)। यही है, 17c0, 1780, 1740. 1740 सभी उपलब्ध विकल्पों के लिए काम करने के लिए पर्याप्त है, कोई और कमी नहीं।
कॉन्फ़िगरेशन के बाद, आपको प्रोजेक्ट को कमांड लाइन में टाइप करके संकलित करने की आवश्यकता है और आप इसे बाहरी प्रोग्रामर के साथ नियंत्रक पर अपलोड कर सकते हैं।
हो गया, आपके प्रोग्रामर को अब बाहरी प्रोग्रामर की आवश्यकता नहीं है, कंप्यूटर पर सॉफ्टवेयर पर जाएं।

सॉफ्टवेयर

नियंत्रक को फर्मवेयर अपलोड करने वाली उपयोगिता C # में लिखी गई है, इस परियोजना को विज़ुअलस्टडियो 2012 में विकसित किया गया था, लेकिन इसे मोनो के साथ आगे के काम के लिए ज़मारिन में भी खोला जा सकता है। HID के साथ संवाद करने के लिए, HidSharp क्रॉस-प्लेटफॉर्म लाइब्रेरी का उपयोग किया जाता है, जो आपके MONO प्रोजेक्ट को वास्तव में क्रॉस-प्लेटफ़ॉर्म बना देगा।
डाउनलोड उपयोगिता का उपयोग करने के लिए बेहद आसान है:

 TinyLoaderCmd.exe firmware.hex 

और 3 सेकंड के बाद, तिलचट्टा सिले और जाने के लिए तैयार है। यदि फर्मवेयर डिफ़ॉल्ट कॉन्फ़िगरेशन के साथ बनाया गया था, तो उपयोगिता शुरू करने से न केवल नियंत्रक फ्लैश होगा, बल्कि जब तैयार होगा, तो रिकॉर्ड किए गए फर्मवेयर को लॉन्च करेगा।
वैकल्पिक रूप से, आप अपने C # प्रोजेक्ट से TinyHID लोडर API का उपयोग कर सकते हैं:

 void UploadNewFirmware(string file) { HexFile file = new HexFile(args[0]); Loader ldr = Loader.TryGetLoader(40); byte[] programm = new byte[Loader.LOADERSTART]; for (int i = 0; i < programm.Length; i++) programm[i] = 0xff; file.Fill(programm); ldr.WriteFlash(programm, 0); ldr.LeaveBootloader(); } 

और यदि आप अपने फर्मवेयर में ऑटोलैडर बूट फ़ंक्शन जोड़ते हैं:

 void runBootloader() { cli(); TCCR1 = 0; TCNT1 = 0xff; asm volatile ("rjmp __vectors"); } 

वह एक बटन के क्लिक में उपयोगकर्ता के लिए चमकती चमकती है। और उस समय आपकी परियोजना:

• ऑटोलैडर को लोड करने के लिए अपने फर्मवेयर को बताता है।
• यह उस समय के लिए प्रतीक्षा (Loader.TryGetLoader) करेगा जब सिस्टम ऑटोलैडर को चुनता है।
• एक नया फर्मवेयर रिकॉर्ड करेगा।
• फर्मवेयर को डाउनलोड करने के लिए ऑटोलैडर को बताता है।
• यह तब तक इंतजार करेगा जब तक सिस्टम आपके नए फर्मवेयर को नहीं उठाता।

और अगर आपको विकल्पों के एक अलग सेट की आवश्यकता है?

विकल्प का एक पूरा सेट दिया और नया फर्मवेयर अब फिट नहीं है? या क्या आपको पछतावा है कि आपने मेमोरी पढ़ने की क्षमता नहीं जोड़ी? ठीक है, या TinyHID लोडर आपको बिल्कुल भी सूट नहीं करता है, और बिना किसी अवगुण के जीवन अच्छा नहीं है? लेकिन माइक्रोकंट्रोलर न केवल सिले है, बल्कि सील भी है। और मैं इसे मिलाप नहीं करना चाहता। कोई सवाल नहीं - TinyHID लोडर खुद को फिर से खोल सकता है!
स्व-चमकती एल्गोरिथ्म इस प्रकार है:

• कमांड लाइन से, उपयोगकर्ता TinyLoaderCmd.exe reload bootloader.hex में प्रवेश करता है (एक विकल्प के रूप में - कोई भी किसी चीज में प्रवेश नहीं करता है, और आप होस्ट पर अपने सॉफ़्टवेयर से एपीआई के माध्यम से प्रक्रिया को लागू करते हैं)
• उपयोगिता पुनः लोड करने के लिए फर्मवेयर बनाती है। इसमें नए ऑटोलैडर की छवि, इसके बारे में सारांश जानकारी (फ्लैश और सीआरसी 16 में गंतव्य पता), साथ ही एक विशेष अपडेट उपयोगिता (रीलोडर) भी शामिल है।
• फर्मवेयर को किसी भी अन्य फर्मवेयर की तरह, सामान्य तरीके से माइक्रोकंट्रोलर पर अपलोड किया जाता है।
• डिवाइस रिबूट करता है (शायद प्रोग्रामिक रूप से, यदि यह विकल्प अक्षम नहीं है), और नियंत्रण को पुनः लोडर में स्थानांतरित किया जाता है।
• रीलोडर CRC16 और साथ ही डिवाइस पर फिट होने की क्षमता की जांच करके नए ऑटोलैडर की शुद्धता की जांच करता है।
• यदि सभी जाँचें सफल होती हैं, तो पुनः लोडर मेमोरी के पहले पृष्ठ को साफ़ करता है। इस क्षण से पीछे मुड़ना नहीं है। और अगर बिजली बंद होती है, तो नियंत्रण पुराने बूटलोडर में स्थानांतरित नहीं किया जाएगा।
• मुख्य चरण छवि से वास्तविक पते पर एक नए ऑटोलैडर की नकल कर रहा है, साथ ही साथ पृष्ठ को सीधे ऑटोलैडर के सामने साफ कर रहा है (चूंकि सभी ऑटोलराइडर इसका उपयोग करते हैं)
• और फाइनल में - नए ऑटोलैडर के RESET वेक्टर के साथ संक्रमण - जबकि ऑटोलैडर फ्लेश को फिर से स्थापित करेगा और काम शुरू करेगा

पुनः लोडर की सुरक्षा की गारंटी सीआरसी सत्यापन और प्रक्रिया का तर्क है, जो अप्रत्याशित समाप्ति के मामले में फिर से शुरू होगी। लेकिन एक गलत नया फर्मवेयर एक कॉकरोच को ईंट में बदल देगा, और केवल प्रोग्रामर इसे फिर से जीवित कर सकता है। इसलिए, सावधान रहें - जांचें कि सेटिंग्स सही हैं।
इसके अलावा, रीलोडर का उपयोग करके, आप दूसरे प्रोग्रामर के साथ डिवाइस पर TinyHID लोडर को फ्लैश कर सकते हैं। अर्थात्, किसी भी अन्य के साथ किसी भी AVR टिनी 85 ऑटोलैडर को बदलने के लिए।

विशेष धन्यवाद:

• यूएसबी के साथ काम करने की बहुत संभावना के लिए Atmel माइक्रोकंट्रोलर के लिए वी-यूएसबी लाइब्रेरी
• AVR टिनी 85 के लिए एक ऑटोलैडर बनाने की पेचीदगियों का वर्णन करने के लिए एंबेडेड कृतियों से ATtiny85 USB बूट लोडर
• वॉल्यूम में कमी के विचार के लिए माइक्रोन्यूक्लियस-टी 85 ऑटोलैडर ।
• BootloaderHID इस विचार के लिए कि केवल HID पर स्विच करना वजन के मामले में महंगा लगता है। Avrdude संगतता अस्वीकरण आपको और अधिक जीतने की अनुमति देता है।
• Osccal.c को osctune.h में बदलने के विचार के लिए जर्मन फंकयूएसबी के साथ, जो कोड के वजन को काफी कम करता है