Programator mikrokontrolerów ATMEL AT89C2051-1051.pdf

P R O J E K T Y Z A G R A N I C Z N E

PROJEKTY ZAGRANICZNE

Programator

mikrokontrolerów

Atmel AT89C2051/1051

Uk³ady AT89 stanowi¹

dobr¹ alternatywÍ dla

mikrokontrolerÛw PIC, jeúli

niezbÍdne s¹ bardziej

rozbudowane polecenia

i†moøliwoúÊ sterowania.

W†artykule prezentujemy

uk³ad prostego programatora

procesorÛw AT89, dziÍki

ktÛremu bÍdzie moøna bez

trudu rozpocz¹Ê tworzenie

przy ich pomocy w³asnych

projektÛw.

Bardzo uøyteczne i†nadaj¹ce siÍ

do wykorzystania w†rÛønych za-

stosowaniach procesory Atmel

AT89C2051/1051 naleø¹ do rodzi-

ny 8051. Wyposaøone s¹ w†we-

wnÍtrzn¹ pamiÍÊ PEROM flash

(ang. Programmable and Erasable

Read Only Memory), ktÛra moøe

byÊ ponad tysi¹ckrotnie przepro-

gramowana. Przeprogramowanie

takiej pamiÍci trwa kilka sekund

i†nie wymaga d³ugotrwa³ego etapu

kasowania jej zawartoúci przy po-

mocy ultrafioletu. Procesory te s¹

montowane w†obudowach 20-nÛø-

kowych.

Opisany w†artykule programa-

tor wspÛ³pracuje z†komputerem

PC przez port rÛwnoleg³y. Oprog-

ramowanie dzia³a w†úrodowisku

DOS, co pozwala na jego uøycie

w niemal wszystkich wspÛ³czes-

nych komputerach PC.

Aby programator mÛg³ dzia³aÊ

we wszystkich przewidzianych

trybach pracy, port rÛwnoleg³y

komputera powinien zostaÊ skon-

figurowany do pracy w†trybie 8-

bitowego portu dwukierunkowego

(nazywanego takøe trybem PS/2).

Zmiany konfiguracji dokonaÊ moø-

na modyfikuj¹c ustawienia BIOS-

u podczas procedury startowej

komputera. Przydatny przy tym

bÍdzie podrÍcznik uøytkownika

komputera.

Hardware i†oprogramowanie zo-

sta³y zaprojektowane w†oparciu

o†informacje podane w†nocie ap-

likacyjnej firmy Atmel (informacje

w†odpowiednim podrÍczniku, CD

lub na stronie internetowej

www.atmel.com ).

Mimo øe implementacje s¹ rÛø-

ne (zw³aszcza dotyczy to strony

uk³adowej), zarÛwno uk³ad jak

i†oprogramowanie powinny byÊ

funkcjonalnie zgodne z†opisanymi

w†nocie aplikacyjnej. Uwaga: opi-

sywany programator nie wspÛ³-

pracuje z†uk³adami o†40 wypro-

wadzeniach (AT89C51/52).

Tryby programowania

Uk³ady 2051/1051 mog¹ byÊ

programowane w†rÛøny sposÛb.

Tryby programowania s¹ ustalane

poprzez podanie sygna³Ûw steru-

j¹cych na wyprowadzenia P3.3 -

P.3.7 ( rys. 1 i† tab. 1 ).

Dane układu AT89C2051:

Read Signature Data -

Odczyt bajtÛw sygnatury

Trzy bajty s¹ zaprogramowane

przez producenta i†umoøliwiaj¹

identyfikacjÍ procesora:

Bajt 1 †- okreúla producenta

(1EH - Atmel)

Bajt 2 †- okreúla typ uk³adu

(21H - 2051, 11H - 1051)

Bajt 3 †- okreúla napiÍcie

programuj¹ce (FFH - 12V)

zgodność z MCS−51;

2kB reprogramowalnej pamięci flash, do 1000

cykli kasowanie/zapis;

zakres napięć zasilania 2,7V..6V;

zakres częstotliwości zegara 0..24MHz;

podwójna blokada pamięci programu;

wewnętrzna pamięć RAM 128*8 bitów;

15 programowanych linii we/wy;

dwa 16−bitowe liczniki/timery;

sześć źródeł przerwań;

programowalne złącze szeregowe UART;

możliwość bezpośredniego sterowania diod

LED;

Write Code Data

- Zapis programu

W†procesie tym jest dokonywa-

ny zapis kodu do pamiÍci PE-

ROM. Przed rozpoczÍciem zapisu

naleøy usun¹Ê zawartoúÊ pamiÍci

(po skasowaniu stany wszystkich

komÛrek wynosz¹ FFH), co jest

realizowane w†sposÛb elektrycz-

ny, bez potrzeby uøywania kasow-

nika ultrafioletowego.

Podczas programowania w†we-

wnÍtrznym liczniku znajduje siÍ

wbudowany komparator analogowy;

2 tryby pracy z niskim poborem mocy (ang.

Idle oraz Power Down).

Tab. 1.

Tryb programowania P3.2

P3.3

P3.4

P3.5

P3.7

Zapis kodu

12V

!CLK

Odczyt kodu

Zapis Lock 1

12V

!CLK

Zapis Lock 2

12V

!CLK

Kasowanie

12V

!CLK

Sygnatura

Elektronika Praktyczna 6/99

P R O J E K T Y Z A G R A N I C Z N E

Rys. 1. Konfiguracja wyprowadzeń i przepływ informacji podczas odczytu

i programowania układów AT89C2051/1051.

zawartoúci pamiÍci, w†tym takøe

bajtÛw blokady.

- READ SIGNATURE - wyprowa-

dzenie na ekran zawartoúci bi-

tÛw identyfikuj¹cych.

- PROGRAM - zaprogramowanie

uk³adu zawartoúci¹ podanego

zbioru.

- PROGRAM LOCK - blokada pro-

gramowania i†odczytu.

- VERIFY - odczyt zawartoúci pa-

miÍci i†porÛwnanie z†zawartoú-

ci¹ podanego zbioru.

- SAVE - Odczyt zawartoúci pa-

miÍci i†zapis w†postaci zbioru

binarnego.

bieø¹cy adres, inkrementowany po

zaprogramowaniu kaødej komÛrki,

aø do zape³nienia pamiÍci mikro-

kontrolera.

napiÍcia programuj¹cego. Zaleø-

noúci czasowe cykli programowa-

nia s¹ kontrolowane przez pro-

gram komputerowy.

Uk³ad przedstawiony jest na

rys. 2 . Ca³oúÊ operacji kodowania

i†dekodowania realizuje prepro-

gramowany uk³ad PLD (IC3).

Nadajnik szyny LS245 (IC1)

stanowi bufor linii danych, ponie-

waø niektÛre z†kart I/O PC posia-

daj¹ w†porcie rÛwnoleg³ym rezys-

tory podci¹gaj¹ce i†programator

musi zapewniÊ pr¹d o†dostatecz-

nie wysokim natÍøeniu.

Bufor HC240 (IC5) odcina syg-

na³y steruj¹ce od programowanego

uk³adu podczas sekwencji starto-

wej.

NapiÍcie programuj¹ce moøe

przyjmowaÊ wartoúci 0V, 5V

i†12V. NapiÍÊ tych dostarcza sta-

bilizator LM317T (IC4), a†tranzys-

tory TR1 i†TR2 pozwalaj¹ na ich

prze³¹czanie.

Wykonanie

Schemat rozmieszczenia ele-

mentÛw oraz mozaikÍ úcieøek dru-

ku p³ytki programatora przedsta-

wia rys. 3.

Na p³ytce znajduje siÍ kilka

w¹skich úcieøek i†ma³ych punk-

tÛw, a†wiÍc naleøy zachowaÊ os-

troønoúÊ przy samodzielnym wy-

konywaniu otworÛw. Do wykony-

wania otworÛw naleøy uøywaÊ

odpowiednio dobranych wierte³

(0,8mm w†przypadku otworÛw

pod uk³ady IC1, IC3, IC4, tran-

zystory, rezystory i†kondensatory,

a†1,2mm w†przypadku IC2 i†IC4

oraz 1mm w†przypadku z³¹cz).

Jeúli zaistnieje potrzeba wyluto-

wania ktÛregokolwiek z†podzespo-

³Ûw, to naleøy doprowadzaÊ jak

najmniej ciep³a, poniewaø úcieøki

mog¹ ulec oderwaniu od p³ytki.

Przed montaøem elementÛw na-

leøy wlutowaÊ zworki, zw³aszcza

tÍ, ktÛra znajduje siÍ pod uk³a-

dem IC3.

Na schemacie przewidziano

uøycie dwÛch rÛønych rodzajÛw

rezystorÛw - standardowych i†mi-

niaturowych 0,125W. Jeúli wyst¹-

pi¹ trudnoúci ze zdobyciem takich

rezystorÛw, moøna wlutowaÊ pio-

nowo rezystory standardowe.

Montuj¹c modu³ oporowy

(R14..R21) naleøy pamiÍtaÊ o†jego

prawid³owym ustawieniu (kropka

na obudowie przy wyprowadze-

niu 1).

Podstawka IC6 powinna byÊ

typu ZIF, poniewaø wk³adany

w†ni¹ bÍdzie programowany

uk³ad. Podstawki ZIF posiadaj¹

na ogÛ³ wiÍcej niø 20 wyprowa-

dzeÒ i†moøe okazaÊ siÍ konieczne

wstawienie jej w†zwyk³¹ podstaw-

kÍ. Pod uk³ady IC1, IC3 i†IC5

stosujemy podstawki standardo-

Chip Erase

- Kasowanie PamiÍci

W†tym trybie ca³a zawartoúÊ

pamiÍci PEROM oraz oba bity

blokuj¹ce zostaj¹ skasowane. Jest

to operacja niezbÍdna przed przy-

st¹pieniem do programowania. Po

skasowaniu stany komÛrek powin-

ny wynosiÊ FFH.

Read Code

- Odczyt Programu

ZawartoúÊ pamiÍci PEROM mo-

øe zostaÊ odczytana, pod warun-

kiem, øe drugi bit blokady nie jest

ustawiony. MoøliwoúÊ odczytania

zawartoúci pamiÍci moøe byÊ przy-

datna podczas weryfikacji oprog-

ramowania, a†takøe do skopiowa-

nia programu do innego mikro-

kontrolera, gdy nie dysponujemy

zbiorem zawieraj¹cym ten pro-

gram.

Opis oprogramowania

Zaleønoúci czasowe cykli pro-

gramowania s¹ kontrolowane

przez oprogramowanie. Aby unie-

zaleøniÊ oprogramowanie od sys-

temu, wszystkie opÛünienia s¹

generowane przez timer kompute-

ra.

Write Lock Bits

- Zapis BitÛw Blokady

ZawartoúÊ pamiÍci PEROM jest

niedostÍpna po zaprogramowaniu

bitÛw blokady. Ustawienie pierw-

szego bitu blokady uniemoøliwia

dalsze programowanie uk³adu, na-

tomiast ustawienie drugiego bitu

blokady - uniemoøliwia odczyt

zawartoúci pamiÍci, zapobiegaj¹c

kopiowaniu zawartoúci lub prÛbie

odtworzenia programu asemblero-

wego.

Oprogramowanie jest oparte na

algorytmie przedstawionym w†no-

cie aplikacyjnej firmy Atmel.

Wprowadzono w†nim jednak pew-

ne zmiany i†ulepszenia. Najistot-

niejsza zmiana polega na umoø-

liwieniu odczytu przez program

zbiorÛw w†postaci binarnej i†w†ko-

dzie Intela (mog¹ to byÊ zbiory

z†niesekwencyjnym adresowaniem

- na ktÛrych odczyt nie pozwalaj¹

niektÛre programy konwersji).

Oprogramowanie zapewnia wy-

konanie nastÍpuj¹cych operacji:

- ERASE DEVICE - skasowanie

Opis uk³adu

Hardware zawiera interfejs miÍ-

dzy portem rÛwnoleg³ym kompu-

tera PC a†programowanym uk³a-

dem oraz zapewnia doprowadze-

nie w³aúciwego dla danego uk³adu

Elektronika Praktyczna 6/99

P R O J E K T Y Z A G R A N I C Z N E

Obudowa 25-kontakto-

wego z³¹cza typu D†(SK1)

powinna zostaÊ uziemiona

przy jednym z†punktÛw za-

mocowania. P³ytka jest ³¹-

czona z†komputerem PC

standardowym, 25-øy³o-

wym przewodem drukarki,

zakoÒczonym z†obu stron

mÍskimi wtykami D.

Programator wymaga za-

silania ze ürÛd³a o†napiÍ-

ciu od 14,5V do 18V i†ob-

ci¹øalnoúci 200mA. Zaleca-

ne jest uøycie ma³ego ada-

ptera sieciowego.

Programator moøna

umieúciÊ w†obudowie, choÊ

nie jest to konieczne. Wy-

bÛr pozostawiono wykonu-

j¹cemu projekt. Uwaga: jeú-

li jednak zdecydujemy siÍ

na obudowÍ, naleøy uøyÊ

podstawki ZIF o†d³ugich

wyprowadzeniach, tak aby

wystawa³a z†obudowy.

Sprawdzenie

Przed podjÍciem prÛby

programowania mikrokont-

rolerÛw naleøy sprawdziÊ,

czy:

- w†uk³adzie wlutowane zo-

sta³y wszystkie zworki;

- na p³ytce nie ma kropel

cyny;

- wszystkie elementy

o†okreúlonej polaryzacji zo-

sta³y prawid³owo wlutowa-

ne.

Jeúli wszystko wygl¹da

poprawnie, naleøy w³¹czyÊ

zasilanie p³ytki nie wsta-

wiaj¹c w†ni¹ uk³adu prze-

znaczonego do zaprogra-

mowania i†nie ³¹cz¹c jej

z†komputerem. Naleøy

zmierzyÊ pobÛr pr¹du, ktÛ-

ry powinien wynieúÊ oko³o

100mA. Jeúli tak nie jest,

wy³¹czamy zasilanie i†po-

nownie sprawdzamy uk³ad.

Rys. 2. Schemat ideowy programatora układów AT89C2051/1051.

Eksploatacja

programatora

Opieraj¹c siÍ na instruk-

cji uøytkowania komputera naleøy

upewniÊ siÍ, czy port rÛwnoleg³y

jest skonfigurowany do pracy

w†trybie dwukierunkowym 8-bito-

wym.

Jeúli port znajduje siÍ na kar-

cie I/O, moøe okazaÊ siÍ koniecz-

ne przestawienie zworki. Jeúli

we. Podczas lutowania podstawki

uk³adu IC3 naleøy zachowaÊ

szczegÛln¹ ostroønoúÊ, poniewaø

úcieøki s¹ w†tym przypadku bar-

dzo w¹skie. PodstawkÍ tÍ naleøy

wlutowaÊ zgodnie z†rysunkiem

(úciÍty rÛg).

Stabilizatory napiÍcia IC2 i†IC4

powinny zostaÊ wlutowane piono-

wo, a†powierzchnie metalowe ich

obudÛw winny byÊ zwrÛcone

w†stronÍ p³ytki. W†przypadku sta-

bilizatora IC2 moøe byÊ potrzebny

niewielki radiator, aczkolwiek

w†przypadku prototypu nie zosta³

on zastosowany.

Elektronika Praktyczna 6/99

P R O J E K T Y Z A G R A N I C Z N E

karty nie moøna skonfigurowaÊ do

pracy dwukierunkowej, programo-

wanie mikrokontrolerÛw bÍdzie

nadal moøliwe, ale polecenia VE-

RIFY i†READ SIGNATURE nie

bÍd¹ funkcjonowaÊ. Karty I/O s¹

jednak na tyle tanie, øe moøna

ewentualnie nabyÊ now¹. Po skon-

figurowaniu portu moøna podj¹Ê

prÛbÍ zaprogramowania mikrokon-

trolera.

Naleøy w³¹czyÊ kabel w†wolny

port drukarki (LPT1 lub LPT2). Po

zg³oszeniu siÍ DOS-u uruchomiÊ

program PROG51. W†linii rozka-

zowej naleøy podaÊ informacjÍ

o†numerze uøytego portu drukar-

ki, np. w†przypadku LPT1 naleøy

podaÊ polecenie <prog51 1>. Pro-

gram powinien zostaÊ uruchomio-

ny przed pod³¹czeniem programa-

tora, a†port zostaje wyzerowany.

NastÍpnie naleøy w³¹czyÊ prze-

wÛd drukarki w†gniazdo progra-

matora, wstawiÊ przeznaczony do

zaprogramowania mikrokontroler

w†podstawkÍ ZIF i†w³¹czyÊ zasi-

lanie programatora. UWAGA: za-

silanie programatora musi bez-

wzglÍdnie zostaÊ wy³¹czone przed

wstawieniem lub wyjÍciem z†p³yt-

ki programowanego uk³adu!

Jako opcjÍ domyúln¹ program

wybiera uk³ad 2051. Typ uk³adu

moøna zmieniÊ naciskaj¹c klawisz

1†(1051) lub 2†(2051), co spowo-

duje zmianÍ pierwszej linii menu.

Jeúli w†podstawce ZIF znajduje

siÍ uk³ad, moøna w†sposÛb auto-

matyczny odczytaÊ jego typ, przez

naciúniÍcie klawisza R†wywo³uj¹c

polecenie READ SIGNATURE. Baj-

ty sygnatury zostan¹ wyprowadzo-

ne na ekran, a†w³aúciwy typ uk³a-

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

(0,25W − o ile nie podano inaczej)

R1..R4: 10k

R6, R9: 1k

Ω

R8: 100k

Ω

R10: 4,7k

Ω

R13: 100

Ω

RM1: 9 x 10k

− R−pack

Kondensatory

C1: 82pF, ceramiczny

C2, C3, C6, C7, C8: 100pF

C4: 47

F/10V

F/25V

Półprzewodniki

TR1: BF549

TR2: BC557

IC1: 74LS245

IC2: 7805

IC3: ISP2032 (preprogramowany

kontroler)

IC4: LM317T

IC5: 74HC240

IC6: 89C2051 (patrz tekst)

Różne

SK1: 25−kontaktowe żeńskie złącze

D, do montażu na płytce

dwie 20−nóżkowe podstawki DIL,

podstawka 20−nóżkowa ZIF

o szerokości 0,3" (patrz tekst), 44−

nóżkowa podstawka PLCC,

zasilacz sieciowy 14,5V − 18V/

200mA, kabel drukarki zakończony

25−kontaktowymi męskimi wtykami

D, mały radiator do układu IC2.

Rys. 3. Schemat rozmieszczenia elementów i mozaika ścieżek druku płytki

programatora układów AT89C2051/1051.

du zostanie ustawiony automa-

tycznie.

Aby zaprogramowaÊ uk³ad, na-

leøy nacisn¹Ê klawisz P. Program

zapyta o†nazwÍ i†rodzaj zbioru.

Moøe to byÊ zbiÛr binarny lub

zbiÛr w†kodzie Intela (zbiory takie

s¹ zapisane w†kodzie ASCII i†po-

siadaj¹ rozszerzenie HEX). Zaleca-

ne jest wykorzystywanie zbiorÛw

drugiego rodzaju, poniewaø pro-

gram dok³adniej sprawdza takie

zbiory.

Przed zaprogramowaniem uk³ad

zostanie ca³kowicie skasowany -

nie istnieje moøliwoúÊ zaprogra-

mowania na nowo tylko czÍúci

pamiÍci.

Aby sprawdziÊ zawartoúÊ pa-

miÍci uk³adu, naleøy nacisn¹Ê

klawisz R. Program zapyta o†na-

zwÍ zbioru, z†ktÛrym naleøy po-

rÛwnaÊ zawartoúÊ pamiÍci. Jeúli

Elektronika Praktyczna 6/99

Ω

R5, R11: 2,2k

R7: 270

R12: 1k

C5: 47

P R O J E K T Y Z A G R A N I C Z N E

w†wyniku porÛwnania stwierdzo-

ne zostan¹ rÛønice, bÍd¹ one

wyprowadzone na ekran.

zaprogramowania uk³adu. Jeúli

prÛba powiedzie siÍ, ale w†wyni-

ku odczytu sygnatury nie uzysku-

jemy bajtu FFH, port nie dzia³a

dwukierunkowo (jest inaczej skon-

figurowany lub nie moøe byÊ

skonfigurowany dwukierunkowo).

Przy pracy ze zbiorami w†for-

macie Intela moøna spotkaÊ siÍ

z†nastÍpuj¹cymi komunikatami :

- Address out of range - adres

spoza dozwolonego zakresu;

zbiÛr programuj¹cy jest zbyt

duøy - przekracza 1k lub 2k

(niestety wiÍkszoúÊ asemblerÛw/

kompilatorÛw nie daje ostrzeøeÒ

w†takiej sytuacji).

- Check Sum Error - b³¹d sumy

kontrolnej - zbiÛr jest uszkodzo-

ny. Moøna powyøsze komunika-

ty zignorowaÊ, ale wÛwczas

uk³ad z†duøym prawdopodobieÒ-

stwem nie bÍdzie dzia³aÊ zgod-

nie z†oczekiwaniami.

W†odrÛønieniu od zbiorÛw

HEX zbiory binarne nie s¹ kon-

trolowane przez program.

Jeúli podczas sprawdzania za-

wartoúci pamiÍci uk³adu pojawia-

j¹ siÍ b³Ídy, naleøy sprawdziÊ

napiÍcie zasilania programatora.

Jeúli pojawiaj¹ siÍ problemy

z†zak³Ûceniami (przewody d³uøsze

niø 2m), bardziej prawdopodobne

jest wyst¹pienie zak³Ûcenia pod-

czas odczytu zawartoúci pamiÍci,

a†uk³ad najprawdopodobniej bÍ-

dzie prawid³owo zaprogramowany.

Colin Meikle, EPE

Komunikaty o†b³Ídach

Podczas pierwszego testu pro-

gramatora naleøy odczytaÊ bajty

sygnatury. Jeúli wynik brzmi FFH,

FFH, FFH, przyczyn moøe byÊ

kilka. Naleøy wtedy:

- sprawdziÊ kable i†obecnoúÊ na-

piÍcia zasilania na p³ytce pro-

gramatora;

- upewniÊ siÍ, czy wykorzystywa-

ny jest w³aúciwy port drukarki;

- sprawdziÊ poprawnoúÊ wykona-

nia p³ytki;

- sprawdziÊ konfiguracjÍ BIOS-u

(port powinien byÊ dwukierun-

kowy).

Jeúli wszystko wydaje siÍ byÊ

w†porz¹dku, moøna podj¹Ê prÛbÍ

Artyku³ publikujemy na pod-

stawie umowy z redakcj¹ mie-

siÍcznika "Everyday Practical

Electronics".

Elektronika Praktyczna 6/99

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: