21_25.pdf

(995 KB) Pobierz

O J

K JuPIC

T Y

JuPIC

Programator mikrokontrolerów PIC

współpracujący z programem MPLAB

AVT−5100

Konstruktorzy s¹ bez

w¹tpienia ludümi rÛwnie

leniwymi, jak wszyscy inni.

St¹d pomys³ tworzenia dla

nich, a zw³aszcza dla

programistÛw, zintegrowanych

narzÍdzi projektowych.

W†artykule przedstawiamy

projekt programatora

mikrokontrolerÛw PIC, ktÛry

doskonale ìwtapiaî siÍ

w†úrodowisko MPLAB, dziÍki

czemu przygotowanie

oprogramowania

mikrokontrolerÛw moøna

zrealizowaÊ za pomoc¹

jednego tylko programu.

Rekomendacje:

doskona³e

narzÍdzie przystosowane do

bezpoúredniej wspÛ³pracy ze

úrodowiskiem MPLAB. Idealne

rozwi¹zanie dla

projektantÛw†korzystaj¹cych

z†mikrokontrolerÛw PIC firmy

Microchip.

Od kilku lat jesteúmy úwiad-

kami ogromnego postÍpu w†dzie-

dzinie elektroniki cyfrowej i†nie-

zast¹pionych w†niej mikroproce-

sorÛw i†mikrokontrolerÛw. StopieÒ

z³oøonoúci tych uk³adÛw†wzrasta

w†szybkim tempie, powoduj¹c ko-

niecznoúÊ przyswajania coraz to

nowej wiedzy. Najszybszym spo-

sobem na osi¹gniÍcie tego celu

jest wykorzystanie programÛw in-

teraktywnych, poúrednicz¹cych

miÍdzy uøytkownikiem a†urz¹dze-

niem. Kaøda firma chc¹ca wejúÊ

na rynek ze swoimi mikrokontro-

lerami udostÍpnia zazwyczaj spe-

cjalne oprogramowanie, ktÛre

umoøliwia korzystanie z†oferowa-

nych uk³adÛw. Obserwuj¹c rynek

mikrokontrolerÛw jednouk³ado-

wych, moøna zauwaøyÊ, iø coraz

wiÍksza liczba producentÛw udo-

stÍpnia darmowe oprogramowa-

nie, serwis informacyjny oraz do-

kumentacjÍ techniczn¹, chc¹c

przyci¹gn¹Ê do swoich produktÛw

jak najwiÍksz¹ grupÍ uøytkowni-

kÛw. Jedn¹ z†firm, ktÛra wysz³a

naprzeciw tym wymaganiom, jest

firma Microchip produkuj¹ca mik-

rokontrolery rodziny PICmicro.

Przedstawiony w†niniejszym ar-

tykule programator JuPIC powsta³

jako czÍúÊ pracy dyplomowej wy-

konywanej na Politechnice ål¹s-

kiej i†jest wynikiem wielotygo-

dniowej pracy nad protoko³em

komunikacyjnym. Programator jest

przeznaczony do programowania

mikrokontrolerÛw serii ìFî z†pa-

miÍci¹ typu Flash: PIC16F627,

PIC16F628, PIC16F83, PIC16F84,

PIC16F84A, PIC16F870, PIC16F871,

PIC16F872, PIC16F873, PIC16F874,

PIC16F876, PIC16F877, a†takøe

PIC12F675 i†PIC16F629.

WspÛ³pracuje on ze zintegro-

wanym úrodowiskiem uruchomie-

niowym MPLAB IDE firmy Mic-

rochip i obs³uguje protokÛ³ komu-

nikacyjny zgodny z†protoko³em

oryginalnego programatora PICS-

TART Plus (opracowanego przez

firmÍ Microchip). Tym samym

moøliwe jest wykorzystanie potÍø-

nych moøliwoúci jakie daje oprog-

ramowanie MPLAB pracuj¹ce

w†úrodowisku graficznym Win-

dows. Firma Microchip rozpo-

wszechnia ten program jako

free-

ware

i†moøna go pobraÊ ze strony

internetowej

http://www.micro-

Elektronika Praktyczna 3/2003

JuPIC

chip.com/1010/pline/tools/picmic-

ro/devenv/mplabi/index.htm.

Naj-

nowsza wersja oprogramowania

nosi oznaczenie 6.10. MPLAB

i†pozwala na zapisywanie, moni-

torowanie i†optymalizacjÍ aplika-

cji PICmicro. Zawiera wbudowany

edytor tekstu, symulator, kompi-

lator, obs³ugÍ projektÛw†oraz pro-

gramator. Program z†wbudowany-

mi wieloma funkcjami pozwala

m.in. na:

- tworzenie i†edycjÍ plikÛw ürÛd-

³owych,

- grupowanie plikÛw w†projekty,

- wyszukiwanie b³ÍdÛw kodu,

- asemblacjÍ, kompilacjÍ i†linko-

wanie kodu ürÛd³owego,

- wyznaczanie zaleønoúci czaso-

wych,

- podgl¹danie zmiennych w†cza-

sie pracy programu,

- symulacjÍ dzia³ania programu,

- komunikacjÍ z†urz¹dzeniem PIC-

START Plus (JuPIC),

- rozwi¹zywanie problemÛw z†wy-

korzystaniem podrÍcznej pomocy,

- debugowanie za pomoc¹ proto-

ko³u ICD.

Programator JuPIC zbudowany

zosta³ w†oparciu o†mikrokontroler

PIC16F628, ktÛry obecnie zdoby-

wa coraz wiÍksz¹ popularnoúÊ ze

wzglÍdu na swoj¹ funkcjonalnoúÊ.

Programator w†po³¹czeniu z†pro-

gramem MPLAB tworzy niezwykle

sprawne i†profesjonalne narzÍdzie

programisty. FunkcjonalnoúÊ tego

zestawu powoduje, øe moøe byÊ

przeznaczony do ma³ych i†úred-

nich zastosowaÒ, a†polecany jest

zarÛwno dla uøytkownikÛw po-

cz¹tkuj¹cych, jak i†zaawansowa-

nych.

Opis uk³adu

Schemat programatora przed-

stawiono na

rys. 1.

Sk³ada siÍ on

ze: stabilizatora +5V, translatora

poziomÛw MAX232, klucza na-

piÍciowego i†mikrokontrolera

PIC16F628, ktÛry jest taktowany

sygna³em zegarowym o czÍstotli-

woúci ustalonej przez rezonator

kwarcowy 11059200Hz.

Praca mikrokontrolera polega

na obs³udze protoko³u komunika-

cyjnego pomiÍdzy programatorem

a†programem MPLAB oraz na wy-

tworzeniu odpowiedniego prze-

biegu programuj¹cego na wyj-

úciach programuj¹cych (sygna³y

DATA, CLOCK, MCLR, LVP). Pro-

tokÛ³ programuj¹cy nie jest udo-

Rys. 1. Schemat elektryczny uk‡adu

Elektronika Praktyczna 3/2003

JuPIC

kim gniazdem DB-9 od strony

programatora i†øeÒskim DB-9 lub

DB-25 od strony komputera. W†tab.

przedstawiono wykaz sygna³Ûw

uøywanych przez programator oraz

opis wyprowadzeÒ ³¹cz.

Klucze tranzystorowe (T1...T3)

zapewniaj¹ przy³¹czenie jednego

z†trzech poziomÛw napiÍÊ na wej-

úcie MCLR: V

= 0V, V

= 5V

oraz V

= 12 V, zapewniaj¹c†tym

samym wymagane funkcje proto-

ko³u ICSP. Sygna³ steruj¹cy sk³a-

da siÍ z†dwÛch bitÛw, ktÛrych

kombinacje wartoúci oznaczaj¹ od-

powiednie napiÍcia wyjúciowe.

SposÛb kodowania zestawiono

w†tab.

Po podaniu na wyjúcia RA0

i†RA1 stanu ì0î zatkane zostaj¹

wszystkie tranzystory i†na wyjúciu

pojawi siÍ potencja³ V

(R7 pra-

Rys. 3. Rozmieszczenie element w na

cuje jako

pull-up).

Po podaniu na

p‡ytce programatora

rys. 2

przedstawiono sposÛb przy-

wyjúcie RA1 stanu ì1î zostaje

³¹czania uk³adu zewnÍtrznego.

wysterowany tranzystor T3 i†na

wyjúciu otrzymujemy poziom V

niezaleønie od stanu na wyjúciu

Funkcje programatora

RA0. Natomiast po podaniu na

Programator posiada szereg

wyjúcie RA1 stanu ì0î, a†na

funkcji i†usprawnieÒ rozszerzaj¹-

wyjúcie RA0 stanu ì1î powodu-

cych jego moøliwoúci:

jemy zatkanie tranzystora T3 i†wy-

- Uk³ad ma przycisk kasowania,

sterowanie tranzystorÛw T1 i†T2,

ktÛrym bez pod³¹czania progra-

co spowoduje wyst¹pienie na wyj-

matora do komputera moøna

úciu napiÍcia programuj¹cego V

wyzerowaÊ pamiÍÊ mikrokontro-

lera (takøe

Code Protection).

W†ten sposÛb uzyskujemy moø-

Aby wykasowaÊ pamiÍÊ, naleøy

liwoúÊ podawania wszystkich po-

nacisn¹Ê i†przytrzymaÊ klawisz

trzebnych napiÍÊ na wejúcie

ERASE

przez 2†sekundy - dioda

MCLR mikrokontrolera.

LED zasygnalizuje wyzerowanie

mikrokontrolera.

Programowanie

- Wprowadzono diodÍ sygnaliza-

w†systemie ICSP

cyjn¹ LED, ktÛra sygnalizuje

Programator zosta³ wyposaøony

aktualne stany programatora:

w†dodatkowe z³¹cze s³uøace do

- dwa podwÛjne krÛtkie b³yski

programowania zgodne z†protoko-

diody - za³¹czenie zasilania

³em ICSP. Otrzymano w†ten spo-

i†inicjacja programatora,

sÛb tzw. ìokno na úwiatî, umoø-

- dioda úwieci úwiat³em ci¹g³ym

liwiaj¹c przy³¹czanie do progra-

- programator gotowy do pracy,

matora JuPIC dowolnie wybranego

- dioda pulsuje rÛwnomiernie

zewnÍtrznego systemu mikropro-

szybko - nawi¹zywana jest

cesorowego. Jedynym warunkiem

komunikacja z†programem

tego przy³¹czenia jest zachowanie

MPLAB IDE,

standardu ³¹cza oraz zgodnoúÊ

protoko³Ûw programuj¹cych. Na

DB−9

Męski

Sygnał

Data Ready

GND

pull up +5V

CTS

RTS

Rys. 2. Spos b do‡„czenia

mikrokontrolera do z‡„cza ICSP

stÍpniany w†dokumentacji tech-

nicznej firmy Microchip, a†jego

opis wykracza poza ramy niniej-

szego artyku³u, dlatego nie zosta-

nie tu przedstawiony.

Do zasilania programatora za-

lecane jest zastosowanie zasilacza

stabilizowanego 12...14 V†o†wy-

dajnoúci ok. 250 mA. Zasilacz

zbudowany zosta³ w†oparciu o†sta-

bilizator 7805 (US). Szeregowo

w³¹czona dioda DZ zabezpiecza

przed nieprawid³owym pod³¹cze-

niem zasilacza zewnÍtrznego.

Obs³uga programatora JuPIC

przebiega identycznie jak wspo-

mnianego juø programatora PICS-

TART Plus.

Elementem sprzÍgaj¹cym pro-

gramator z†komputerem jest kon-

werter poziomÛw napiÍÊ MAX232

(U2), co wynika z†faktu, øe porty

mikrokontrolera pracuj¹ w†standar-

dzie TTL. Przetwornik pracuje

z†czterema liniami RS232: TXD,

RXD, RTS, CTS, przez ktÛre uk³ad

moøe nawi¹zaÊ transmisjÍ typu

handshaking.

Wykorzystuj¹c uk³ad

MAX232, otrzymujemy na liniach

napiÍcia o wartoúciach zbliøonych

do standardu RS232. JuPIC ³¹czy

siÍ z†komputerem poprzez szerego-

we ³¹cze RS232C kablem typu

ìmodemî (straight

through),

ktÛry

jest takøe wykorzystywany przy

³¹czeniu oryginalnego programato-

ra PICSTART Plus. Siedmioøy³owy

kabel ³¹cz¹cy jest zakoÒczony mÍs-

DB−25

Żeński

DB−9

Żeński

Sygnał

DTR

GND

DSR

RTS

CTS

Tab. 1. Opis wyprowadzeń złącz komputera i programatora JuPIC

Kierunek

PC <−> JuPIC

−>

<−

−>

−

<−

−>

<−

Rys. 4. W ten spos b w‡„cza siŒ

tryb SAFE

Elektronika Praktyczna 3/2003

JuPIC

Rys. 5. Spos b do‡„czenia programowanego

mikrokontrolera do programatora pracuj„cego

w trybie SAFE

Rys. 7. Spos b do‡„czenia programowanego mikrokontrole-

ra do programatora pracuj„cego w trybie VCC

- dioda pulsuje rÛwnomiernie

wolno - programator jest

w†trakcie wymiany danych

z†programem MPLAB IDE (za-

pis/odczyt),

- dioda gaúnie - reakcja na

przyciúniÍcie klawisza,

- 3†krÛtkie b³yski diody - mik-

rokontroler zosta³ wykasowa-

ny,

- dioda okresowo nadaje 3†krÛt-

kie b³yski - zawieszenie pro-

gramatora, naruszenie struktu-

ry programu, konieczna wy-

miana oprogramowania.

Wprowadzono z³¹cze ICSP, czy-

li moøliwoúÊ programowania

w†systemie (na p³ytce) bez ko-

niecznoúci wyjmowania mikro-

kontrolera z†uruchamianego

urz¹dzenia.

Wprowadzono moøliwoúÊ pro-

gramowania mikrokontrolerÛw

w†trybie LVP.

Wyprowadzono podstawkÍ

DIP18, ktÛra umoøliwia progra-

mowanie mikrokontrolera bez

koniecznoúci pod³¹czania prze-

wodÛw. Do podstawki moøna

w³oøyÊ mikrokontrolery, ktÛre

maj¹ kompatybilne wyjúcia

z†uk³adem PIC16F628.

Wyprowadzono zworki konfigu-

racyjne, ktÛre pozwalaj¹ przy-

stosowaÊ programator do w³as-

nych potrzeb.

Procedury programuj¹ce zosta³y

poddane optymalizacji, co po-

woduje przyspieszenie progra-

mowania mikrokontrolerÛw. Za-

wartoúÊ kaødej komÛrki przed

zaprogramowaniem jest porÛw-

nywana z†wartoúci¹, ktÛra ma

byÊ do niej wpisana i†jeúli jest

taka sama, operacja zapisu jest

pomijana.

Montaø i†uruchomienie

Programator zmontowano na

dwustronnej p³ytce drukowanej,

ktÛrej schemat montaøowy przed-

stawiono na

rys. 3.

Montaø prze-

prowadzamy typowo, rozpoczyna-

j¹c od elementÛw najniøszych,

a†koÒcz¹c na wlutowaniu z³¹cza

RS232. Na koÒcu, po zmontowa-

niu p³ytki, naleøy w³oøyÊ uk³ady

scalone do wlutowanych wczeú-

niej podstawek.

Programator po w³¹czeniu za-

silania jest gotowy do pracy i†nie

wymaga uruchamiania, natomiast

wymagane jest zapoznanie siÍ

z†trybami pracy, jakie uk³ad udo-

stÍpnia i†odpowiednie skonfiguro-

wanie zworek.

Konfiguracja programatora

Programowanie moøe odbywaÊ

siÍ dwoma sposobami:

- napiÍciem wysokim HVP (12...14†V)

- zworka ìLVP ONî roz³¹czona,

- napiÍciem niskim LVP (5 V) -

zworka ìLVP ONî zwarta (fun-

kcja ìdzia³aî tylko dla mikro-

kontrolerÛw posiadaj¹cych tryb

LVP).

Moøliwe s¹ rÛwnieø 4†tryby

pracy ze wzglÍdu na zasilanie

uk³adu:

Tab. 2. Sposób kodowania napięcia

programującego

RA0 RA1

Napięcie

Funkcja

Praca

Reset

Programowanie

−

1. Tryb SAFE - bezpieczny

Uaktywnienie trybu nastÍpuje

po za³¹czeniu zworki ìSAFEî (rys.

4).

Tryb ten pozwala na progra-

mowanie mikrokontrolera najbez-

pieczniejszym sposobem. NapiÍcie

na wyprowadzenia mikrokontrole-

ra jest podawane przez klucz T4

za³¹czany tylko podczas jego pro-

gramowania (zapis/odczyt), nato-

miast po operacji wymiany da-

nych jest odcinane. Zalecane jest,

aby w†tym trybie nie zasilaÊ ze

z³¹cza ICSP øadnego uk³adu ze-

wnÍtrznego (rys.

5).

2. Tryb VCC - z†bezpoúrednim

zasilaniem

Uaktywnienie trybu nastÍpuje

po za³¹czeniu zworki ìVCCî (rys.

6).

Tryb ten pozwala bezpoúrednio

zasilaÊ programowany mikrokontro-

ler napiÍciem 5†V, podawanym

z†zasilacza umieszczonego na p³yt-

ce (rys.

7).

NapiÍcie jest podawane

ca³y czas na wyprowadzenia mik-

rokontrolera i†dlatego naleøy zacho-

waÊ ostroønoúÊ podczas jego

wk³adania lub wyjmowania z†pod-

stawki. Jeúli mikrokontroler jest

programowany nie w†podstawce,

lecz poprzez z³¹cze zewnÍtrzne

ICSP, napiÍcie podawane jest rÛw-

nieø na przy³¹czony uk³ad. W†ten

sposÛb moøna wykorzystaÊ zasilacz

programatora do zasilania uk³adu

programowanego. Jedynym ograni-

czeniem jest tu wydajnoúÊ pr¹dowa

stabilizatora i†maksymalny pr¹d za-

Tab. 3. Rozmieszczenie wyprowadzeń

złącza ICSP zaproponowane przez

firmę Microchip

Styk

Funkcja

MCLR

VCC

GND

DATA

CLOCK

LVP

Port

MCLR

VDD

VSS

RB7

RB6

RB3/4

Rys. 6. W ten spos b w‡„cza siŒ

tryb VCC

Elektronika Praktyczna 3/2003

JuPIC

Rys. 8. W ten spos b w‡„cza siŒ

zale¿ny tryb pracy (bez zasilacza)

bezpieczaj¹cej diody szeregowej,

dlatego naleøy wzi¹Ê ten fakt pod

uwagÍ, aby nie spaliÊ elemen-

tÛw†zasilacza na p³ytce.

3. Tryb zaleøny - bez zasilacza

Uaktywnienie trybu nastÍpuje

po za³¹czeniu zworki ìVCCî i†ìLVP

ONî (rys.

8).

Tryb ten pozwala na

pracÍ programatora bez w³asnego

zasilania. NapiÍcie niezbÍdne do

pracy programatora (5 V) jest po-

dawane bezpoúrednio z†uk³adu pro-

gramowanego przez z³¹cze ICSP

(rys.

9).

W†tej konfiguracji moøliwa

jest tylko praca z†mikrokontrolera-

mi, ktÛre mog¹ byÊ programowane

niskim napiÍciem (LVP). Podczas

pracy w†tym trybie nie wolno

pod³¹czaÊ zasilania do programato-

ra, poniewaø moøe ulec uszkodze-

niu stabilizator.

4. Tryb niezaleøny - z†podwÛj-

nym zasilaniem

Uaktywnienie trybu nastÍpuje

po roz³¹czeniu zworki ìSAFEî

i†ìVCCî (rys.

10).

Tryb ten po-

zwala na podawanie zasilania

z†dwÛch rÛønych ürÛde³. Progra-

mator zasilany jest z†w³asnego

stabilizatora, natomiast programo-

wany mikrokontroler jest zasilany

ze z³¹cza ICSP.

Instalacja programatora prze-

biega nastÍpuj¹co:

- programator umieszczamy na

stabilnym, nieprzewodz¹cym

pod³oøu,

- pod³¹czamy przewÛd RS232 do

komputera i†programatora,

- pod³¹czamy zasilacz do sieci,

a†nastÍpnie przewÛd zasilania

12V do programatora,

Rys. 9. Spos b do‡„czenia programowanego mikrokontrolera do

programatora pracuj„cego w trybie zale¿nym

- umieszczamy programowany

mikrokontroler w†podstawce lub

pod³¹czamy przewÛd programo-

wania ICSP,

- uruchamiamy na komputerze

program MPLAB IDE,

- uaktywniamy programator, wy-

bieraj¹c z†menu PICSTART Plus

funkcjÍ

Enable Programmer

w†programie MPLAB IDE pojawi

siÍ okno inicjacji programatora,

po czym otrzymamy aktywny

interfejs uøytkownika; progra-

mator JuPIC przedstawia siÍ

w†wersji 2.30.00 (rys.

11).

Po kompilacji przygotowanego

projektu otrzymujemy kod wyni-

kowy w†postaci pliku typu Intel

HEX, ktÛry moøemy wprowadziÊ

do programowanego mikrokontro-

lera (Program).

Na panelu programatora (rys.

12)

dostÍpne s¹ takøe funkcje

odczytu (Read) i†weryfikacji (Ve-

rify)

kodu, moøna rÛwnieø spraw-

dziÊ, czy pod³¹czony mikrokont-

roler ma skasowan¹ pamiÍÊ pro-

gramu (Blank). Dodatkowo, od

wersji programu MPLAB 5.70

wprowadzono przycisk kasowania

mikrokontrolera (Erase

Flash De-

vice).

Adam Jurkiewicz

Stanis³aw Pietraszek

Wzory p³ytek drukowanych w for-

macie PDF s¹ dostÍpne w Internecie

pod adresem:

http://www.ep.com.pl/

?pdf/marzec03.htm

oraz na p³ycie

CD-EP3/2003B w katalogu

PCB.

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1, R7, R9, R10: 10kΩ

R2, R3, R4: 2kΩ

R5: 100Ω

R6: 1kΩ

R8: 4,7kΩ

Kondensatory

C1, C3: 100µF/25V

C2, C4, CB1, CB2: 100nF

C5, C6, C7, C8: 10µF/25V

CP1: 220pF

CX1, CX2: 22pF

Półprzewodniki

U1: PIC16F628 (zaprogramowany)

U2: MAX232

US: 7805

D1: 1N4148

DZ: 1N4007

LED czerwona

T1, T3: BC238

T2, T4: BC307

Różne

XTAL: kwarc 11,0592MHz

JZ: z‡„cze zasilania

SW1: microswitch

J1: z‡„cze RS ¿eæskie

J3: podstawka precyzyjna 18 pin

J4: z‡„cze 6 pin do druku

JP1: zworka 2 pin

JP2: zworka 3 pin

Rys. 11. W taki spos b widziany jest

JuPIC przez MPLAB

Rys. 10. W ten spos b w‡„cza siŒ

niezale¿ny tryb pracy

Rys. 12. Widok panelu obs‡ugi

programatora w MPLAB

Elektronika Praktyczna 3/2003

Plik z chomika:

NX_Games

Inne pliki z tego folderu:

21_25.pdf (995 KB)
1.pdf (330 KB)
14_19.pdf (659 KB)
137_138.pdf (132 KB)
37_40.pdf (191 KB)

21_25.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: