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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Programmatore parallelo per AT89. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / microcontrollori I microcontrollori della serie Atmel AT51C compatibili con MSC-89 con un'interfaccia di programmazione parallela attirano l'attenzione dei radioamatori con le loro ampie capacità e la relativa convenienza economica. Sfortunatamente, molti programmatori comuni oggi non sono adatti a loro. Ne serve uno specializzato. L'autore di questo articolo è riuscito a produrne uno secondo le raccomandazioni di Atmel, ma sulla base di elementi prodotti dalle imprese della CSI. Il problema principale quando si sviluppa un programmatore fatto in casa è conoscere e seguire accuratamente gli algoritmi di programmazione del microcontrollore. Molte sorprese possono essere evitate utilizzando schemi circuitali e software pubblicati dalle società di progettazione di chip. Per caricare i codici di programma nei microcontrollori AT89S51, AT89S52, AT89S1051, AT89S2051, AT89S8252, Atmel consiglia il dispositivo descritto in [1]. La sua relativa complessità (sette chip digitali e due analogici) e il software modesto eseguito sotto DOS sono più che compensati dall'affidabilità della programmazione in conformità con tutti gli algoritmi proprietari. Nella fig. La Figura 1 mostra uno schema di un programmatore che differisce da quello “proprietario” principalmente nella sua base elementare. Le informazioni ricevute dal computer tramite le linee DATA2 DATA5 vengono scritte nei registri DD1-DD8 in base alle diminuzioni degli impulsi di polarità negativa sugli ingressi C provenienti dal decodificatore DD1.Il registro DD3 e parte del registro DD4 memorizzano i 13 bit indirizzo della cella di memoria interna del microcontrollore, in DD5 - byte di dati destinati alla scrittura su questa cella in DD2 e bit senza indirizzo DD4 - codici di controllo. All'accensione, il circuito R13C1 riporta il registro DD2 al suo stato iniziale, prevenendo la distorsione accidentale del contenuto della memoria del microcontrollore programmabile.
Il driver del bus DD6 viene utilizzato per trasferire i dati dalle uscite del microcontrollore alla linea DATA1-DATA8. Le uscite del chip DD6 non dovrebbero essere attive quando viene emessa la porta LPT. Questo viene preso in considerazione nel programma che genera segnali di abilitazione agli ingressi di controllo dei microcircuiti. I resistori R1-R12 riducono il “ringing” che accompagna le cadute di segnale sulle linee della porta LPT e la proteggono dai sovraccarichi. Quando le uscite degli elementi del computer collegati alle linee di porta e le uscite di alcuni elementi del programmatore, incluso lo stesso microcircuito programmabile, sono in uno stato ad alta impedenza, i resistori dei set DR1-DR3 mantengono un livello logico elevato nei circuiti corrispondenti . I microcircuiti programmabili sono installati in uno dei due pannelli: AT89S1051, AT89S2051, AT89S4051 in un pacchetto DIP-20 - in XS1; AT89C51 e altri nell'alloggiamento DIP-40 - in XS2. Affinché il generatore di clock interno del microcontrollore installato nel pannello XS1 funzioni durante la programmazione, è necessario un risonatore al quarzo ZQ6 con una frequenza di 4 MHz con condensatori C5 e C2. Quelli installati nel pannello XS1 non necessitano di risonatore. Il pin 5 di questo pannello riceve gli impulsi di clock generati dal software. La tensione di alimentazione al connettore X1 del programmatore viene fornita da una fonte esterna. Potrebbe essere, ad esempio, l'adattatore di rete della console video SEGA Mega Drive-M. Sebbene con un carico nominale (1 A) la sua tensione di uscita non superi 11 V, con una corrente di 70...90 mA consumata dal programmatore aumenta a 14...15 V. La tensione di 5 V per l'alimentazione dei microcircuiti (compresi quelli programmabili) è ottenuta utilizzando lo stabilizzatore integrato DA1. La tensione all'uscita dello stabilizzatore DA2 a livello logico basso sul pin 18 del driver del bus DD7 è 12 V. Il valore esatto viene impostato con il resistore di regolazione R21. Ad un livello logico elevato, il transistor aperto VT18 sul pin 2 collega in parallelo con R21 un altro resistore di regolazione R19, che riduce la tensione di uscita dello stabilizzatore DA2 a 5 V. La velocità di aumento della tensione all'uscita dello stabilizzatore dopo aver modificato il livello alto sul pin 18 di DD7 in basso dipende dalla capacità e dal condensatore C14. Se la sua capacità è troppo grande e la velocità operativa del computer di controllo è elevata, abbassarla leggermente le celle della memoria FLASH del microcontrollore potrebbero essere programmate con errori. La tensione di uscita dello stabilizzatore DA2 viene fornita direttamente al pin 31 (EA/VPP) del pannello XS2 e al pin 1 del pannello XS1 (RST/VPP) tramite un interruttore sul transistor VT1. Con una tensione di 12 V, la chiave è aperta indipendentemente dal livello logico sul pin 16 del registro DD2 e con 5 V, solo se questo livello è basso. La luminosità ridotta del LED HL2 indica una tensione di 5 V sull'uscita DA2 e che il microcircuito programmabile è in modalità di lettura dei codici dalla sua memoria. Nella modalità di cancellazione e scrittura nella memoria, la tensione aumenta a 12 V e la luminosità del LED aumenta notevolmente. Questo vale per tutti i microcontrollori tranne quelli che non richiedono 12 V. Quando si programmano i microcontrollori a venti pin, verrà acceso anche il LED HL1. La spina X2 del programmatore viene collegata con un cavo lungo fino a 2 m alla presa della porta LPT di un computer compatibile IBM. Sul computer deve essere attivata la modalità operativa estesa della porta LPT (ECP/EPP). Nelle unità di sistema moderne funziona per impostazione predefinita. In caso contrario è possibile modificare la modalità della porta all'avvio del computer eseguendo il programma BIOS SETUP (voci di menu "Periferiche integrate" - "Modalità porta parallela"). DETTAGLI E COSTRUZIONE Il programmatore è assemblato su un circuito stampato bifacciale di dimensioni 140x140 mm. Lo stabilizzatore DA1 è installato su un dissipatore di calore con una superficie di almeno 20 cm2. È inoltre possibile assemblare il programmatore su una breadboard utilizzando il montaggio su superficie. Si noti che i condensatori C4, C5 e il risonatore al quarzo ZQ1 devono essere posizionati il più vicino possibile ai pin 18, 19 del pannello XS2. Gli ingressi liberi dei microcircuiti DD1 (pin 13-15), DD2 (pin 8) e DD7 (pin 15, 17) devono essere collegati al loro pin comune o pin di alimentazione. Ciò aumenterà l'immunità al rumore del dispositivo. Tutti i microcircuiti digitali possono essere sostituiti con i loro analoghi funzionali delle serie K555, KR1533 o importati, utilizzando, ad esempio, le raccomandazioni [2]. Transistor VT1, VT2 - qualsiasi struttura corrispondente a bassa potenza, preferibilmente con una caduta di tensione minima nella sezione collettore-emettitore del transistor aperto. Resistenze trimmer R19, R21 - SPZ-19A. I set di resistori DR1-DR3 - HP1-4-9M possono essere sostituiti con HP1-4-8M, con serie estere 9A o con il corrispondente numero di comuni resistori di piccole dimensioni indicati nello schema con i valori nominali. I resistori R1-R12 possono essere posizionati all'interno dell'alloggiamento della spina X2. I pannelli XS1 e XS2 devono resistere a ripetuti inserimenti e rimozioni di chip. È preferibile utilizzare i pannelli ZIF (forza di installazione zero), progettati per chip con una distanza tra le file di contatti di 7,5 mm (XS1) e 15 mm (XS2). Sono adatti anche i pannelli universali, che consentono l'installazione di microcircuiti sia “stretti” che “larghi”. Considerando che i pannelli ZIF sono molte volte più costosi di tutti gli altri componenti del programmatore presi insieme, la scheda fornisce cuscinetti di contatto per l'installazione di quelli convenzionali, preferibilmente con contatti a pinza. Non è consigliabile utilizzare i pannelli più economici con contatti piatti. Dopo numerose sostituzioni di chip, tali contatti perdono affidabilità. FORMANDO Il programmatore viene acceso per la prima volta senza collegarlo ad un computer e senza chip programmabile. Prima di tutto, controlla la presenza di una tensione di 13,5 ... 15,5 V all'ingresso e 5 ± 0,1 V all'uscita degli stabilizzatori DA1, DA2. In quest'ultimo caso, il valore desiderato viene impostato utilizzando il resistore di regolazione R19. Quando si collegano i pin 1 e 10 del microcircuito DD6, la tensione sui pin 3, 5, 7, 9, 12, 14, 16, 18 dovrebbe diminuire da 5 a 3...4 V. In caso contrario, ci sono errori di installazione oppure il chip DD6 è difettoso. Per ulteriori test, collegare il programmatore al computer. I segnali sulle linee della porta LPT quando il programmatore è in funzione appaiono piuttosto caotici sullo schermo dell'oscilloscopio; è difficile giudicare la funzionalità del dispositivo dalla loro forma. Si consiglia di eseguire un programma di prova atmelst.exe. In risposta alla richiesta che appare sullo schermo, inserire il numero della porta LPT a cui è collegato il programmatore (1 o 2), dopodiché la schermata del monitor assumerà la forma mostrata in Fig. 2.
Il programma fornisce l'accesso a uno qualsiasi dei quattro registri DD2-DD5, consentendo di scrivere in essi qualsiasi codice binario a otto bit. La sequenza di azioni consigliata sarà indicata dal testo nella parte inferiore dello schermo. Ad esempio, per verificare il passaggio dei codici di controllo, è necessario selezionare la riga "Segnali di test F3, C0-C2" sullo schermo e controllare i livelli logici alle uscite del microcircuito DD2 utilizzando un oscilloscopio o un voltmetro. Dovrebbero essere tutti bassi e passare ad alti quando si premono i tasti corrispondenti F1-F8. Manipolando lo stato dei bit, controllano il passaggio dei segnali attraverso i circuiti del programmatore in conformità con il suo circuito. Ad esempio, un livello basso al pin 19 di DD2 (il bit più significativo del registro) deve corrispondere ad un livello alto al pin 18 di DD7 e ad una tensione di 5 V all'uscita dello stabilizzatore DA2. Dopo aver premuto il tasto F8, la tensione dovrebbe aumentare a 12 V e allo stesso tempo dovrebbe aumentare la luminosità del LED HL2. Dopo aver premuto nuovamente il tasto F8, la tensione e la luminosità dovrebbero tornare ai valori precedenti. Gli altri registri ei circuiti collegati alle loro uscite vengono controllati in modo simile. PROGRAMMAZIONE Un pacchetto gratuito di manutenzione del programmatore Atmel è disponibile sul sito Web all'indirizzo I programmi inclusi nel pacchetto sono adatti a controllare sia i programmatori “proprietari” che quelli offerti. Tuttavia, è meglio utilizzare un programma russificato at89.exe. Con il suo aiuto è possibile programmare tutti i microcontrollori della serie AT89 con interfaccia parallela, inclusi AT89S4051, AT89S55, AT89S51, AT89S52, AT89S53, "non coperti" dal pacchetto proprietario. Il programma determina automaticamente il tipo di microcontrollore installato in uno dei pannelli analizzandone la firma: due o tre byte appositamente registrati nella memoria permanente. L'elenco delle firme dei microcontrollori della famiglia AT89 è riportato nella tabella. Se tutti i byte della firma sono uguali a 0FFH, il microcontrollore è mancante o difettoso nel pannello, o forse l’alimentazione del programmatore non è accesa.
L'algoritmo di programmazione e l'elenco dei tasti utilizzati per controllare il processo rimangono invariati. L'ambiente operativo consigliato è MS DOS. Gli utenti Windows dovrebbero eseguire il programma riavviando prima il computer in modalità MS DOS o impostando questa modalità nelle proprietà del file. In caso contrario, la programmazione dei microcircuiti dovrà essere ripetuta tre o quattro volte di seguito fino all'interruzione dei messaggi di errore di verifica. L'intero processo di programmazione non dura più di uno o due minuti, mentre il caricamento effettivo della memoria FLASH dura al massimo 10...15 s. I comandi, il cui elenco viene visualizzato sullo schermo del monitor, vengono impartiti premendo i tasti con lettere dell'alfabeto latino. Il caso (maiuscolo o inferiore) non ha importanza. Il nome del file binario da cui devono essere caricati i dati nella memoria del microcontrollore viene inserito dopo aver impartito il comando "Leggi file". Il contenuto di questa memoria può essere preventivamente letto e salvato in un file simile (il comando "Scrivi su file"). Quando si controlla il contenuto della memoria con i dati di un file (il comando "Verifica con file"), sullo schermo potrebbero apparire messaggi simili a questo: Nella cella FLASH 039A = FF?! 6V Ciò significa che nella cella di memoria FLASH (memoria di programma) del microcontrollore all'indirizzo 39AN viene scritto il codice 0FFH invece del 6ВН specificato nel file. SOSTITUZIONE STABILIZZATORE DA2 Se alimentato da un adattatore di rete a basso consumo e con una tensione di rete ridotta, al programmatore possono essere forniti solo 12...13 V. Per lo stabilizzatore DA1 questa situazione è favorevole (su di esso viene dissipata meno potenza). Ma lo stabilizzatore DA2 può uscire dalla modalità operativa, a seguito della quale la tensione fornita al microcontrollore programmabile scenderà al di sotto degli 11,5 V consentiti. L'esperienza dimostra che i microcircuiti Atmel sono programmati con successo a 10,5 V. Tuttavia, ciò non può essere garantito. Se si utilizza il chip KR1184EN2 o il suo prototipo LP2951CL di National Semiconductor nello stabilizzatore (disponibile su molte schede madri di computer), è possibile ottenere un funzionamento affidabile del programmatore riducendo la tensione di alimentazione a 11,8 V. Lo stabilizzatore viene assemblato secondo lo schema riportato in Fig. 3, e collegarsi a quelli mostrati in Fig. 1 punti A, B e C. Il microcircuito DA2, il transistor VT2, i resistori R18-R21 e il condensatore C14 devono essere esclusi dal programmatore.
Il diodo VD1 (vedere Fig. 3) è chiuso ad un livello logico alto nel punto A e la tensione di uscita di 5±0,03 V è impostata da un partitore di tensione di precisione situato all'interno del chip DA1. Quando il livello nel punto A è basso, il diodo è aperto, i resistori R1 e R2 bypassano uno dei bracci del divisore interno. La tensione di uscita aumenta a 12 V (è regolata dal resistore di regolazione R2). Il condensatore C1 sopprime i picchi di tensione durante i processi transitori. La sua capacità (simile al condensatore C14 in Fig. 1) non dovrebbe essere troppo grande. Il microcircuito KR1184EN2 è dotato di un rilevatore interno di diminuzione della tensione di uscita, che viene attivato quando diminuisce di oltre il 5% del valore impostato. Di conseguenza, il transistor VT1 si apre e il LED HL1 si accende. La capacità di carico dell'uscita è ridotta, quindi il valore del resistore R4 non può essere ridotto. Se non fosse possibile acquistare il chip KR1184EN2 (LP2951CL), lo stabilizzatore sul chip DA2 (vedi Fig. 1) può essere sostituito con un'unità il cui circuito è mostrato in Fig. 4. La caduta di tensione minima ai suoi capi sarà di 0,15...0,2 V con una corrente di carico di 20 mA. La corrente di collettore del transistor VT4 con il valore del resistore R5 indicato nello schema non può superare i 50 mA, il che rende possibile non installare questo transistor su un dissipatore di calore.
A un livello logico basso nel punto A, il transistor VT1 è aperto e la tensione di uscita dello stabilizzatore è 12 V (regolata dal resistore di regolazione R1). Ad un livello elevato e il transistor è chiuso, diminuirà a 5 V. I resistori R7 e R8 devono avere una deviazione massima dal valore nominale non superiore all'1% o essere selezionati con tale precisione. Il microcircuito KR142EN19 può essere sostituito con un analogico importato TL431CLP. Programmi e disegni del circuito stampato del programmatore Letteratura
Autore: S.Ryumik, Chernihiv, Ucraina
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