15 यूरो के लिए FT232H, MPSSE और SPI प्रोग्रामर

यह अजीब है कि इस बेहद लोकप्रिय और उपयोगी चिप के बारे में अभी तक हैबे पर एक लेख नहीं आया है। मैं इस अंतर को भरना आवश्यक समझता हूं। आलेख विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए FTDI FT232H चिप और इसके एनालॉग्स का उपयोग करने के कई दिलचस्प तरीकों का वर्णन करेगा।
इसके बारे में कुछ शब्द: अपेक्षाकृत सस्ते, वायर और प्रोग्राम के लिए आसान, एक आम यूएसबी 2.0 कन्वर्टर <-> सीरियल प्रोटोकॉल ( USART , SPI , I2C , JTAG TAP और सिर्फ GPIO बिट-बैंग), जो कनेक्शन के लिए अपने स्वयं के डिवाइस बनाने के लिए उपयुक्त है। USB के माध्यम से पीसी, और अन्य उपकरणों के परीक्षण और डिबगिंग के लिए।
इस चिप पर एक साधारण ब्रेकआउट-बोर्ड से, आप आसानी से और स्वाभाविक रूप से एक UART- कनवर्टर, SPI- प्रोग्रामर, JTAG-debugger, I2C-master, GPIO बिट-बैंग कनवर्टर (और इसके साथ अन्य प्रोटोकॉल बना सकते हैं जिन्हें पारगमन आवृत्तियों की आवश्यकता नहीं है और संभव के लिए प्रतिरोधी हैं) उदाहरण के लिए, डलास 1-तार) USB स्टैक द्वारा प्रस्तुत देरी।
यदि उपर्युक्त सुविधाओं ने आपकी रुचि का प्रबंधन किया है - कृपया, बिल्ली के नीचे।

थोड़ा इतिहास

FTDI की स्थापना 1992 में ग्लासगो, स्कॉटलैंड में हुई थी। वह USB से संबंधित समाधानों में माहिर हैं और इसकी FT232 श्रृंखला USB-Serial कन्वर्टर्स के लिए जानी जाती है, जो पहले से ही DIY हार्डवेयर और माइक्रोकंट्रोलर फर्मवेयर पर विभिन्न लेखों में Habré पर एक से अधिक बार उल्लेख किया गया है । यह श्रृंखला अभी भी सफलतापूर्वक निर्मित और बेची जा रही है, लेकिन प्रगति अभी भी स्थिर नहीं है, और 2009 के अंत में, FT2232D चिप की रिहाई के साथ, श्रृंखला की "रिबूट" शुरू हुई, हत्यारा सुविधा की मौजूदा क्षमताओं को जोड़ते हुए - मल्टी-प्रोटोकॉल सिंक्रोनस सीरियल इंजन ( MPSSE), जिसकी चर्चा इस लेख में की जाएगी।

MPSSE तकनीक और इसके सहायक चिप्स

यह तकनीक धारावाहिक प्रोटोकॉल SPI, I2C और JTAG के लिए हार्डवेयर समर्थन प्रदान करती है, साथ ही चिप को विशेष मोड में डालने के बाद GPIO को "जंप" करने की क्षमता कहलाती है, जिसे अजीब तरह से पर्याप्त, MPSSE मोड कहा जाता है।
यह मोड वर्तमान में FTDI द्वारा निर्मित 4 विभिन्न नियंत्रकों द्वारा समर्थित है:
FT232H, FT2232D, FT2232H, FT4232H।
विभिन्न आर्किटेक्चर और निर्माताओं के माइक्रोकंट्रोलर पर इस मोड का अनुकरण करने के लिए विभिन्न परियोजनाएं भी हैं, लेकिन इस लेख में मैं केवल एफडीडीआई पर विचार करूंगा, अन्यथा यह दो बार बढ़ने का जोखिम है।
प्रौद्योगिकी के लिए एक अच्छा परिचय, प्रत्येक प्रोटोकॉल के लिए वायरिंग आरेख के साथ, प्रत्येक चिप के लिए समर्थित सुविधाओं की एक सूची, और स्पष्टीकरण नोट एमपीएसएसई बेसिक्स के साथ एप्लीकेशन नोट 135 में पाया जा सकता है।
संबंधित प्रोटोकॉल के साथ जुड़ने और काम करने के बारे में विवरण अलग-अलग ANs में हैं: SPI , I2C , JTAG ।

अब 4 समर्थित चिप्स में से सबसे कम उम्र के तकनीकी विशिष्टताओं से थोड़ा - एफटी 232 एच , क्योंकि बाकी इससे अलग हैं, केवल चैनलों की संख्या और कुछ विशेषताओं की उपस्थिति या अनुपस्थिति में (उदाहरण के लिए, अंतर्निहित एलडीओ-नियंत्रक)।
मुझे कुछ मुख्य TX को डेटाशीट से उद्धृत करने दें:

• MPSSE सहायता
• USB <-> USART 12 एमबीएड तक गति (RS232 गति एक बाहरी तर्क स्तर शिफ्ट चिप द्वारा सीमित की जा सकती है)
• समायोज्य अधिकतम वर्तमान (4, 8, 12 या 16 एमए) के साथ विन्यास योग्य जीपीओ पिन
• टर्मिनल कॉन्फ़िगरेशन का संग्रह, रीसेट मोड, USB VID, DID और विवरण स्ट्रिंग के बाद बाहरी EEPROM में USB के माध्यम से इसे ओवरराइट करने की संभावना के साथ भंडारण।
• कोर वोल्टेज 1.8 वी (आने वाली - 3.3 वी से 5 वी तक), पिन - 3.3 वी (सभी पिन 5 वी के लिए सहिष्णु हैं)
• तापमान रेंज -40 ° C से 85 ° C
• LQFP48 और QFN पैकेज में उपलब्ध है
• विंडोज, मैकओएस एक्स और लिनक्स के लिए ड्राइवर उपलब्ध हैं

मुझे यहां USART के बारे में कुछ भी नहीं जोड़ना है - यह श्रृंखला में सभी चिप्स के संचालन का मुख्य तरीका है, और यह पूरी तरह से काम करता है। सभी आवश्यक स्टॉप बिट सेटिंग्स और हार्डवेयर समता का समर्थन किया जाता है, इसलिए यदि आवश्यक हो, तो आप सुरक्षित रूप से अपना स्वयं का यूएसबी मॉडेम बना सकते हैं।
यदि चिप को केवल GPIO इंटरफ़ेस की आवश्यकता है, तो 16 पिन प्रति चैनल (MPSSE मोड में) हैं, लेकिन यदि आप किसी भी हार्डवेयर-समर्थित प्रोटोकॉल के साथ GPIO का उपयोग करने की योजना बनाते हैं, तो केवल 12 पिन उपलब्ध होंगे।
विन्यास रिकॉर्डिंग (एक बाहरी EEPROM के साथ) FT_Prog द्वारा किया जाता है, वहाँ कुछ विकल्प उपलब्ध हैं, सबसे महत्वपूर्ण हैं वेंडर आईडी, डिवाइस आईडी, विवरण और सीरियल नंबर।
चिप सत्ता के लिए अस्वाभाविक है, यह वह खाती है जो वे देते हैं (यदि वे ऊपर बताई गई सीमा में दिए गए हैं), लेकिन इसके बड़े भाइयों के पास एक एकीकृत एलडीओ नियामक नहीं है, इसलिए आपको यूएसबी से इसे बिजली देने के लिए बाहरी उपयोग करने की आवश्यकता है।
गर्म हवा स्टेशन या माइक्रोवेव टिप के साथ टांका लगाने वाले लोहे की अनुपस्थिति में भी घर पर LQFP48 का मामला काफी मिलाप है, लेकिन सब कुछ, निश्चित रूप से हाथों पर निर्भर करता है। मैं क्यूएफएन को टांका लगाने के बारे में बात नहीं करूंगा, अगर आप ऐसे मामलों को मिलाप कर सकते हैं, तो आप शायद पहले से ही एफटी 232 के बारे में एक से अधिक बार सुन चुके हैं।
ड्राइवरों के बारे में, यह जोड़ने योग्य है कि FTDI एक रॉयल्टी-मुक्त आधार पर दो प्रकार के ड्राइवर प्रदान करता है - वर्चुअल कॉम। पोर्ट और डी 2 एक्सएक्सएक्स डायरेक्ट, लेकिन केवल बाद वाले को एमपीएसएसई के साथ काम करने की आवश्यकता है। एक मुफ्त libusb ड्राइवर भी है - libftdi ।

मुझे कुछ भी मिलाप नहीं करना है!

जो लोग मिलाप नहीं करना चाहते हैं, उनके लिए मार्केट में FT2232H चिप (FT232H का दो-चैनल संस्करण, जो सादगी के लिए एक मामले में दो FT232H माना जा सकता है) से लैस कई ब्रेकआउट बोर्ड हैं, सभी आवश्यक बाइंडिंग और एक बाहरी EEPROM।
जिस बोर्ड में मैंने 15 यूरो की लागत खरीदी थी, सीआईएस में आप बिना वितरण के लगभग 600 रूबल के लिए एक समान खरीद सकते हैं ( डायहॉल्ट से , उदाहरण के लिए , बस एफटी 2232 डी के लिए एक विकल्प के लिए पूछें, और यह एफटी 2232 एच के लिए तुरंत बेहतर है, यदि कोई हो)।

मेरा बोर्ड इस तरह दिखता है:

बाईं ओर - पावर, ग्राउंड और चैनल ए के 16 पिन, दाईं ओर - पावर, ग्राउंड, चैनल बी के 16 पिन, रीसेट और वेक-अप। TX और RX डायोड केवल USART मोड में सही ढंग से काम करते हैं (जब तक कि आप एमपीएसएसई के साथ काम करते समय विशेष रूप से उन्हें प्रोग्रामेटिक रूप से प्रज्वलित नहीं करते हैं), इसलिए मैंने उन्हें अपने बोर्ड में मिलाप भी नहीं किया। एलडीओ नियंत्रक और ईईप्रॉम चिप बोर्ड की पीठ पर हैं।

व्यावहारिक अनुप्रयोग

पर्याप्त सिद्धांत और कहानियां, अभ्यास के लिए आगे बढ़ने का समय है। कल्पना करें कि आपके पास पहले से ही ऐसा बोर्ड है, और अब आप सोच रहे हैं कि आप इसके साथ क्या कर सकते हैं। और यहाँ है:
० । USB <-> USART कन्वर्टर बिना किसी newfangled MPSSE के वहाँ, जैसा कि पिताओं ने सिखाया था। इसके लिए बहुत सारे अनुप्रयोग हैं, आप असफल फर्मवेयर द्वारा मारे गए मॉडेम और राउटर को पुनर्स्थापित कर सकते हैं, हार्ड ड्राइव को पुनर्स्थापित कर सकते हैं (थोड़ा) क्षतिग्रस्त हैं, विभिन्न उपकरणों के डिबग इंटरफेस से कनेक्ट कर सकते हैं, और इसी तरह, बहुत सारे अनुप्रयोग हैं, मैं उन्हें यहां नहीं मानता।
१ । अधिक या कम नए पीसी के लिए चमकती और बहाल करने के लिए एसपीआई-प्रोग्रामर (2008 और नए में उत्पादित, BIOS को स्टोर करने के लिए एसपीआई-चिप्स के लिए एक बड़े पैमाने पर संक्रमण X58 की शुरूआत के साथ हुआ, जैसा कि मुझे याद है)। SecureBoot तकनीक (और इसके परिचारक) की शुरूआत के साथ, संशोधित BIOS फर्मवेयर एक साधारण ऑपरेशन से रेक पर चलने में बदल गया, जिसके परिणामस्वरूप एक मशीन "ईंट" के लिए एक कार भेजना संभव होगा। एक बाहरी एसपीआई प्रोग्रामर इन समस्याओं को पूरी तरह हल करता है।
२ । विभिन्न एमके के लिए JTAG डिबगर । फिलहाल मैं इस बोर्ड के साथ निम्नलिखित एमके को फ्लैश कर रहा हूं और डिबग कर रहा हूं: STM32F1xx \ L1xx \ F4xx, Infineon XMC4500 (ARM Cortex-M) और Infineon XE167FM (C166), लेकिन समर्थित MK की सूची बहुत व्यापक है, क्योंकि खुले CooCox के रूप में इस तरह के लोकप्रिय डीबगर्स CoLink और बंद लेकिन अधिक शक्तिशाली Amontec JTAGKey2 , जिसके तहत आप सफलतापूर्वक नकल कर सकते हैं।
३ । I2C बस मास्टर , जिसका उपयोग किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, प्रोसेसर या वीडियो कार्ड के VID को नियंत्रित करने के लिए, और सामान्य परिस्थितियों में, I2C SMBus और PCBus के साथ संगत है, जो एक पीसी के कम-गति वाले बाह्य उपकरणों के आधे भाग को लटकाते हैं। अब तक मैंने इस विधा का अच्छी तरह से अध्ययन नहीं किया है, इसलिए मैं इसके साथ काम करने का वर्णन नहीं करूंगा।
४ । USB <-> GPIO कन्वर्टर , जिसके आधार पर "सरल प्रोग्राम से बटन दबाकर डिवाइस को बंद करना" दोनों सरल कार्यों को लागू करना संभव है, श्रृंखला और अधिक जटिल कार्य, जैसे सॉफ्टवेयर स्तर पर अपने स्वयं के प्रोटोकॉल को लागू करना। उसी समय, प्रोग्राम एक पीसी पर लिखा जाता है, जिसमें दोनों फायदे होते हैं (भाषाओं की पसंद में बहुत अधिक स्वतंत्रता और संसाधनों की एक बहुतायत) और नुकसान (यूएसबी स्टैक में देरी और इसकी अप्रत्याशित समय पर उच्च गति प्रोटोकॉल को लागू करने की अनुमति नहीं देगा), लेकिन बहुत संभावना है कि इसका उपयोग न करें। उन लोगों के लिए लोहे के साथ बातचीत के लिए एमके जो उनके साथ अपरिचित हैं, अच्छा है।
मैं अगले लेख के लिए अनुच्छेद 2 छोड़कर पैराग्राफ 1 पर ध्यान केंद्रित करूँगा।

एसपीआई प्रोग्रामर बनाना

एक SPI प्रोग्रामर में FT232H चिप पर बोर्ड को चालू करने के लिए, हमें चाहिए:
0. बोर्ड ही
1. उदाहरण के लिए, SPI इंटरफ़ेस के साथ एक EEPROM चिप, आधुनिक मदरबोर्ड के निर्माताओं के साथ लोकप्रिय है Winbond W25Q64BV , जिसे हम प्रोग्राम करेंगे। डेस्कटॉप बोर्डों पर, वे डीआईपी 8 (लगभग हमेशा) और एसओआईसी 8 (कुछ गीगाबाइट और ईवीजीए मॉडल) में आते हैं, BIOS क्षति के मामले में प्रतिस्थापन को सरल बनाने के लिए, चिप आमतौर पर टांका नहीं लगाया जाता है, लेकिन पालना या जेडआईएफ सॉकेट में स्थापित होता है। लैपटॉप पर, BIOS चिप को अक्सर मदरबोर्ड में मिलाया जाता है, और प्रोग्रामिंग के लिए आपको आईएसपी पोर्ट या एक विशेष क्लिप का उपयोग करना पड़ता है, जो चिप के ऊपर पहना जाता है।
2. फर्मवेयर के दौरान बिजली की आपूर्ति के लिए #WP और # होल पिन को कसने के लिए दो वैकल्पिक 4.7-kΩ प्रतिरोधक (बोर्ड पर पर्याप्त 3.3 V पिन होने पर आप उनके बिना कर सकते हैं)
3. EEPROM चिप के लिए वैकल्पिक सॉकेट (ताकि इसके टर्मिनलों को तारों को नहीं मिलाया जा सके)
4. लिनक्स के साथ पीसी (सभी इशारों में कम से कम), विंडोज (अधिक) या ओएस एक्स (आधिकारिक तौर पर समर्थित नहीं, केवल उत्साही द्वारा)।
5. सिस्टम में स्थापित फ्लैशोम उपयोगिता, लिबफेटी समर्थन के साथ संकलित।

इसके अलावा, सब कुछ सरल है, हम इस योजना के अनुसार FT232H और EEPROM को जोड़ते हैं ( मेरी रशस्पाइ प्रोग्रामर की योजना से लिया गया है):

कमांड लाइन खोलें और वहां कमांड चलाएँ:
flashrom -p ft2232_spi:type=232H
मल्टी-चैनल एफटीडीआई चिप्स के लिए, अतिरिक्त रूप से यह इंगित करना आवश्यक होगा कि कनेक्ट किए गए EEPROM चिप किस चैनल पर स्थित है, उदाहरण के लिए, FT2232H और चैनल A के लिए, कमांड इस तरह होगा:
flashrom -p ft2232_spi:type=2232H,port=A
इस कमांड का आउटपुट कुछ इस तरह होना चाहिए:
Found chip "Winbond W25Q64.V" (8192 KB, SPI)
यदि चिप नहीं मिली, तो या तो आपने कनेक्शन के साथ कुछ गड़बड़ कर दी है, या आपके फ्लैशर को libftdi के बिना बनाया गया था, या आपके पास विंडोज़ है और आपको निर्माता से लिबास के आधार पर प्राप्त निर्माता के आधार पर एक अलग ड्राइवर को स्थापित करने की आवश्यकता है, जैसा कि यहां वर्णित है ।
यदि चिप पाई जाती है, तो अब अतिरिक्त स्विच -r डंपनेम.प्रोम के साथ उसी कमांड के साथ सामग्री पढ़ें, या स्विच -w newbios.rom के साथ कमांड के साथ अपनी फ़ाइल लिखें।
उपलब्ध कुंजी, समर्थित प्रोग्रामर और बाकी सब की एक सूची परियोजना के आधिकारिक विकी में पाई जा सकती है। एफटी 232 एच-आधारित प्रोग्रामर्स पर एक लेख भी है, यहां यह है ।

निष्कर्ष

परिणामी प्रोग्रामर ~ 150 सेकंड में आठ-मेगाबाइट एसपीआई चिप चमकता है, जो तेज नहीं है, लेकिन बहुत लंबा नहीं है, और 15 यूरो के लिए - बस ठीक है।
इसके साथ, मैंने अपने BIOS को बार-बार बहाल किया है, जो प्रयोगों को बर्दाश्त नहीं कर सका।
इसकी मदद से (हालांकि USART कनवर्टर मोड में), एक टूटी हुई हार्ड ड्राइव को ठीक करना संभव था ।
फर्मवेयर के बारे में और JTAG पर विभिन्न एमके की डीबगिंग इसकी मदद से मैं अगले लेख में बताऊंगा।

कृपया L \ C में किसी भी संभावित त्रुटियों, त्रुटियों और खामियों की रिपोर्ट करें।
इस फुटक्लॉथ को पढ़ने और पढ़ने के लिए धन्यवाद।