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USB AVR 프로그래머 AvrUsb500
 AvrUsb500 -- 오픈소스 AVR 프로그래머, stk500 V2 호환 USB 인터페이스 . 윈도우즈의 AVR STUDIO에서 AVRISP로 작동되며, AVRISP와 작동이 호환됩니다 [img:avrusb500-connect.jpg,align=,width=547,height=227,vspace=0,hspace=0,border=0] 단 USB 드라이버는 FTDI사의 FT232BM 드라이버를 설치해야 합니다. STUDIO에서의 연결은 USB 가상 직렬포트인 COM3나 COM4로 연결됩니다. . 연결시에 AVTSTUDIO 4.12 이상에서는 업그레이드 하라는 창이 뜹니다. 일단 취소를 선택합니다. (아직은 업그레이드가 안됩니다) <--- STK500 Upgrade는 ATmega8535용 입니다. [img:avrusb500-upgrade.jpg,align=,width=563,height=138,vspace=0,hspace=0,border=0] . 연결되면 먼저 타겟 MPU를 설정해 주어야 합니다, [img:avrusb500-connected.jpg,align=,width=489,height=439,vspace=0,hspace=0,border=0] 이 항목은 매우 중요합니다, 펌웨어를 구울 칩선택이 잘못되면, 한번에 칩을 망가트릴 수 있습니다. 칩선택을 하고 나면, 프로그램할 HEX코드를 선택합니다. 이때 휴즈 세팅을 하지 않고 프로그램하면 현재 휴즈상태로 펌웨어가 구어 집니다. . 휴즈세팅 읽기를 선택합니다. 일단 이 창을 열면 현재 연결된 칩의 상태를 읽어 버리므로, 먼저 선택했던 휴즈의 상태는 없어 집니다, 직전에 구었던 휴즈의 설정이 지금의 연결된 칩과 틀리다면, 모든 휴즈의 상태를 재 확인 하고 새롭게 설정해야만 합니다. [img:avrusb500-readfuses.jpg,align=,width=489,height=439,vspace=0,hspace=0,border=0] . 특히 CKOPT와 Clock 휴즈는 하드웨어에 따라, 선택을 신중하게 해야 합니다. 예를 들어 외부 XTAL이 없는데, EXT Clock이나 XTAL OSC를 선택하면 작동이 중지됩니다. 휴즈는 반드시, 연결된 하드웨어에 따라서 선택하고 프로그램을 해야 합니다. . 연결된 타겟의 ID와 INT RC OSC 교정값을 읽을 수 있습니다. [img:avrusb500-advanced.jpg,align=,width=489,height=439,vspace=0,hspace=0,border=0] . ◎ 개념 It took me about 4 month to develop the software and hardware presented in this article. Especially coding the stk500 specification from scratch in C was not easy. The result was however worth the effort. I really like this new programmer and I am sure you will like it too. . In this article we will design a state of the art USB programmer for the AVR microcontrollers from Atmel. The programmer firmware has no device dependent data. Therefore it works for almost any AVR microcontroller on the market and possible future microcontrollers. . This USB programmer has, unlike other programmers, no "chicken and egg problem". That is: you can build it from scratch without the need of another programmer to load the initial firmware. The firmware is open source and programmed in C according to the AVR068 specification from Atmel. The avrusb500 is available as a kit from http://shop.tuxgraphics.org/ . ◎ Stk500과 USB는? Until the beginning of this year a simple parallel port programmer was the only good programmer as it could be used for any device. All device dependent information is stored in the programmer software on your computer. The problem is however that the parallel port is slowly disappearing. Apple does not have it at all and the smaller laptops don't have it either anymore. It's time to look for alternatives. Atmel had at last a good idea and published together with the avrstudio version 4.11 a completely redesigned stk500 protocol. The new stk500 protocol is totally incompatible with version 1 of the stk500 protocol but it is the right solution. . The stk500 AVR068 specification needs no longer device dependent data structures in the programmer hardware. All device dependent logic is now in the programmer software running on the PC. As of today avrstudio (for windows) and avrdude (for multiple OSs including Linux) support this version 2 of the stk500 protocol. . The physical hardware interface to the PC is USB. This way we can build a fast and modern programmer which can be used under Linux, BSD, Windows and MacOS X. . ◎ USB AVR 프로그래머의 설계 아이디어 The programmer will be an In System Programmer. That is: you do not have to remove the microcontroller from the circuit. Almost all Atmel microcontrollers have for this purpose an interface called SPI (Serial Peripheral Interface). The microcontrollers can be either spi master or spi slave. A spi slave is the microcontroller which is programmed and the programmer is the master. The master is controlling the clock (pin SCK) on the SPI interface. The purpose of the programmer is therefore to "convert" the stk500 protocol to spi commands. To run spi directly over usb would be too slow for normal programming and development. . [img:avrusb500-test-shot.jpg,align=,width=480,height=112,vspace=0,hspace=0,border=0] . The spi protocol is implemented in the microcontroller hardware. We just enable the spi master as described in the datasheet (see references at the end). . The stk500 protocol defines a message format and appropriate commands such as CMD_SET_PARAMETER, CMD_LOAD_ADDRESS, CMD_PROGRAM_FLASH_ISP etc... The protocol sends chunks of data and this is very suitable for USB. The whole protocol is documented in the application note AVR068 (stk500 V2) from Atmel. This stk500 protocol must not be confused with AVR061, which is version 1 of the stk500 protocol and has absolutely nothing to do with version 2. Atmel has done a complete re-design. . ◎ 닭과 달걀의 문제점 해결 Since this programmer contains already a microcontroller we must find a way to initially program it. For this we need a programmer ... the thing that we are about to build... . For the usb interface we use a FT232bm chip. This chip has an interesting mode called "bit-bang" mode. I have written a library called ftdibb (only 2 files .c and .h, available from http://linuxfocus.org/~guido/) which implements this bitbang mode on top of the libUSB library. LibUSB (http://libusb.sourceforge.net) uses the /proc file system to send and receive custom usb messages to any usb device on the usb bus. One problem is that this requires root permissions under Linux, the other problem is that we will send very short messages. Initially (when there is no firmware on loaded in the microcontroller) we have absolutely no storage place and no logic in the programmer. We must send all the commands directly from the PC, bit by bit. USB is fast when you send long chunks of data but it is very slow when you send only 1 bit at a time. . This is however acceptable as it saves us from having to get first a different programmer to load the initial firmware into this programmer. Therefore it is acceptable and you load the firmware only once. . In other words the avrusb500 consists really of two programmers: One internal for the initial loading of the firmware and the actual avrusb500 programmer which is a fast and stk500 V2 based programmer for every day use. . I called the bitbang programmer for the initial loading "bbpg". I have modified the uisp programmer software for this purpose. You need to download uisp-20050207.tar.gz and then apply the uisp-20050207-usb-bbpg-patch.txt patch (cd uisp-20050207;patch -p1 < uisp-20050207-usb-bbpg-patch.txt ) or you can take the already patched sources (uisp-20050207-usb-bbpg.tar.gz, download at the end). Libusb needs to be installed before you compile the bbpg programmer. The avrusb500-X.Y.tar.gz package contains also a patched and pre-compiled binary. There is no guarantee that a pro-compiled will run on any linux distribution due to the dependencies on the library versions but it will run on many. So if you want to save some compile time then try this one first. You must name this version of uisp "uisp_bbpg". This is what the makefiles and scripts expect. . The CD which is sold from http://shop.tuxgraphics.org together with the parts for this programmer can also be used for the initial loading of the firmware. It has the additional advantage that you can do this from the CD without root permissions. . ◎ 하드웨어 The specification from Atmel for the STK500 communication protocol is 37 pages long. It is however not a problem to fit it into an atmega8 microcontroller. It fills about half of the available memory. . Here is the schematic drawing. The left side is the usb to rs232 conversion circuit to provide usb connectivity to the atmega8. The whole circuit is self powered. That is: unlike may other programmers (actually all, except for the simple parallel port programmers) you do not need additional pins to draw the power from the target circuit. . We can therefore continue to use the small little connector introduced with the (Programming the AVR microcontroller with GCC, libc 1.0.4). This is in my opinion the right right solution as you don't waste space on the PCB for a bulky connector which is used only once. . [img:AVRUSB500-M8-SCH.jpg,align=,width=480,height=873,vspace=0,hspace=0,border=1] . 우리는 atmega8에 외부 크리스털이 필요하다. 이것은 USB를 경유한 115.2K 보우드의 작동에 필요한 직렬통신 때문이다. 그리고 이것은 3.6864MHz의 크리스탈(발진용 공진기) 만으로 해결된다. 어째서 115.2K baud가 필요한가? 이것은 주로 아트멜의 실질적인 주장으로된 AVRstudio가 원인이다. 당신은 그곳의 baud rate를 바꿀 수 없다. 이 프로그래머를 오직 avrdude와 콤비로 쓰려는 계획이라면 보우드 속도를 19200으로 정할 수 있고 내부 4MHz 발진기를 쓸 수 있다. 속도는 약간 늦어지나 전송속도의 병목현상이 아니므로 거의 인지되지 않는다. . ◎ SMD 칩의 납땜 나는 사용된 모든 부품들을 통상적인 부품으로 사용할 수 있도록 하드웨어를 설계하였다. 오직 FT232는 SMD(표면장착부품) 칩이다. 그것은 어떤 다른 패키지도 없기 때문이며 시중에서 모든 다른 USB칩들도 역시 마찬가지이다. 표면장착 부품의 납땜은 약간의 도전이다. 문제는 칩들이 조금 작고 핀들의 간격이 좁다. 만일 당신이 조심하지 않으면 간단히 몇개의 핀들이 함께 납땜될 수 있다. 실수를 찾아서 고치는 것은 쉽지 않다, 그리고 칩만이 아니고 기판도 함께 망가트릴 수 있다. 만일 올바른 부품의 경험이 없다면, 표면장착 부품이 납땜된 기판을 구입하라. . [img:avrusb500-smd_solder3.jpg,align=,width=300,height=109,vspace=0,hspace=0,border=0] . ◎ 하드웨어 점검 다시 한번 USB 콘넥터의 극성을 점검하라. 올바르지 않은 극성은 회로를 고장낸다. . [img:usb-a-socket.jpg,align=,width=150,height=122,vspace=0,hspace=0,border=0] . 첫번째 시험은 USB 콘넥터에 바로 꼽은 다음, Linux에서는 /proc/bus/usb/devices 파일을 점검한다. 이것(아래 그림)과 같은 새로운 입력을 볼 수 있어야 한다. . [img:avrusb500-linux-shot.jpg,align=,width=628,height=170,vspace=0,hspace=0,border=0] . 이것은 FT232의 작동을 보여준다, avrusb500-X.Y 패키지를 풀고(이 자료의 마지막에서 내려받기) . 예: tar zxvf avrusb500-0.6.tar.gz cd avrusb500-0.6 . avrusb500-X.Y는 마이크로칩과 PC의 통신으로 2개 이상의 시험 프로그램을 가지고 있다. 그것을 로드한다. avrusb500-X.Y 패키지의 README 파일에는 이것을 어떻게 하는지 설명되어 있다. 기본적으로 브릿지 케이블 (COM1~COM4)로 연결된다. . 그리고 이렇게 명령을 실행한다 make load_test_1 그러나 readme 파일을 보아야 한다. . ◎ 최종 펌웨어의 BitBang 전송 리눅스에서 펌웨어의 전송이 끝나면, 프로그래머는 OS 독립적이다. firmware를 로드하였다면, 작은 브릿지 케이블을 COM1~COM4 콘넥터에 꼽는다, 만일 tuxgraphics shop에서 키트와 CD의 구매요청을 했다면, 즉시 명령을 실행한다 make load avrusb500-X.Y 패키지의 풀기. 이것이 모두이다. . 만일 이 CD를 가지고 있지 않으면, 먼저 첫번째 특수한 ppbg 프로그램을 하는 UISP 버전이 필요하다. avrusb500 패키지의 README 파일에는 이 수습이 설명이 있다 펌웨어의 bitbang 전송은 많은 부담으로 당연히 긴 시간이 필요하다 USB 버스로 한번에 한비트를 전송할 때 당신이 계산 할 수 있도록 참고로 전송에 20분 그리고 비교에 20분 정도이다. . ◎ USB AVR 프로그래머 사용하기 이 프로그래머는 리눅스 환경에서 개발되고 설계되었다. 그러나 한번 만들면, 이것은 진짜로 OS에 독립적이다 윈도우즈에서 AVRstudio4.11로 혹은 Mac OSX, Linux, BSD Unix에서 쓸 수 잇습니다. . 리눅스에서 avrusb500 프로그래머 소프트웨어의 사용: http://savannah.nongnu.org/projects/avrdude/ . 개정판 5.0이 필요하다. 하나의 베타버전을 쓰는 것으로 avrdude-5.0이 있었다. 당신이 읽는 시간에 따라서 이 마지막 개정 자료는 이미 존재할 수도 있습니다. 베타버전은 약간의 벌레가 있습니다. 작동하려면 패치가 필수입니다. 이자료의 마지막에 베타버전과 패치의 모두를 내려받기 할 수 잇습니다. . ATmega8에 MyCode.hex 코드를 전송하는 명령: avrdude -p m8 -c avrusb500 -e -U flash:w:MyCode.hex . avrdude.conf에서 configuration 파일 입력은: default_serial = "/dev/usb/tts/0"; #or #default_serial = "/dev/ttyUSB0"; . # 그리고 다음을 내려받기: programmer id = "avrusb500"; desc = "Atmel AVR ISP V2 programmer from tuxgraphics"; type = stk500v2; ; # . ◎ 윈도우즈에서 AVRUSB500 사용법 1. 첨부화일에서 avrdude-4_2_0-win32-install.exe를 찾아서 설치를 한다음 2. AVRUSB500을 PC의 USB 콘넥터에 연결하고 3. 윈도우즈에서 시작->프로그램->보조프로그램->명령 프롬프트를 누르고 4. avrdude가 풀려있는 폴더로 간다 cd c:avrdude 5. avrdude -c avrusb500 -p m16 -t 를 실행합니다. (타겟이 Mega16인 경우) (-t는 avrdude의 터미널 명령 모드로 작동됩니다, help를 입력하면 명령을 보여 줍니다.) . ◎ 결론 프로그래머의 프로그램에 필요한 프로그래머가 없이 구축할 수 있는 이것은 첫번째 modern USB 기반의 AVR 프로그래머이다. 만일 이 방식의 자료를 좋아하면 역시 http://shop.tuxgraphics.org 을 보라 나의 작업을 지원하는 사람들이 있는 것은 항상 멋진 일이다. 행복하세요 그리고 행복한 납땜을! . ◎ 참조 - atmega8의 데이터시트 [2.5Mb, pdf] SPI 인터페이스는 이 데이터시트 안에 설명되어 잇다. http://www.tuxgraphics.org/common/src2/article365/atmega8.pdf - AVR068 특성 (stk500 V2 프로토콜의 설명): stk500_spec_AVR068.pdf, 0.5Mb http://www.tuxgraphics.org/common/src2/article05101/stk500_spec_AVR068.pdf - 만일 ftdi 칩의 BitBang 모드를 더 배우기를 원하면 나의 BitBang 자료(ftdibb)를 찾아 보라: http://linuxfocus.org/~guido/ - 소프트웨어, 설명과 장래의 개정: 이 자료의 내려 받기 http://www.tuxgraphics.org/common/src2/article05101/ - avrdude-5.0-BETA.tar.gz, avrdude-5.0-BETA-stk500-patch.txt http://www.tuxgraphics.org/common/src2/article05101/avrdude-5.0-BETA.tar.gz - uisp-20050207-with-usb-bbpg-patch.tar.gz, 이미 추가된 bbpg 패치와 uisp. http://www.tuxgraphics.org/common/src2/article05101/uisp-20050207-with-usb-bbpg-patch.tar.gz - 이 프로그래머 KIT의 완성품은 http://shop.tuxgraphics.org/ 에 있다. . ◎ 이 자료는 www.ipstack.co.kr에서 번역되었습니다. 무단복제 및 무단게시를 금합니다. 단 아래와 같이 원저자와 번역자를 아래와 같이 글과 함께 표시하는 조건으로 허용합니다. 번역자 : http://www.ipstack.co.kr/ 원저자 : http://www.tuxgraphics.org/ . |
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