Микроконтроллеры ATmega можно условно разделить на две категории: те, что программируются только через ISP (шина из проводов MISO, MOSI, SCK + управление сбросом) и те, что имеют в дополнении к этому интерфейс
JTAG.
Из набора "горячо любимых" Arduino-контроллеров к первой категории относятся ATmega
8, ATmega
168, ATmega
328P. Но и во второй категории тоже присутствует один экземпляр:
ATmega2560, используемый в Arduino/
Freeduino MEGA 2560.
JTAG - это механизм, позволяющий автоматически контролировать качество монтажа печатных плат: не закоротилось ли чего или, наоборот, плохо припаялось. Очень полезная вещь в промышленном масштабе, особенно когда на одной плате "счастливо" уживаются микросхемы разных фирм (стандарт IEEE 1149.1, на котором базируется JTAG - открытый). Тем более логично, что многие производители микросхем добавили возможность программирования и отладки своих чипов через все тот же JTAG.
Для чего может потребоваться JTAG в повседневной жизни?
В моем случае - вдруг потребовалось читать и писать содержимое flash
ATmega128, а вместо привычной вилочки ISP наружу торчит только JTAG. В этом случае уже простой программатор типа
USBasp, увы, не поможет.
Фирменное устройство от ATMEL стоит
немало (а я и так уже прикупил
нанопаяльник, денег после этого осталось
ноль отрицательное количество):
Что же делать? Я уже говорил, что стандарт - открытый, а процесс программирования через JTAG хорошо документирован - достаточно открыть любой
даташит на микроконтроллер ATMEL с JTAG-интерфейсом.
Кстати, когда-то, на заре появления микроконтроллеров фирмы
ATMEL, фирма-конкурент
Microchip дразнила ATMEL показательно разобрала какой-то инструментальный девайс для разработчика программ микроконтроллеров ATMEL и демонстрировала, что он собран на микроконтроллерах её производства - то бишь, на PIC-ах. Впрочем, было это невероятно давно, мир теперь уже совсем другой (c).
В интернете есть масса вариантов самодельных копий фирменного
AVR JTAG ICE. Одну из таких упрощенных до полного безобразия можно найти, например,
здесь. Что самое забавное -
работает, хотя состоит практически из одного МК: ATmega16. Оригинальный программатор использует чип, полностью совместимый с ATmega16, что делает возможным заливание в самопальный программатор прошивок от фирменного (правда, новые навряд ли будут появляться, поскольку AVR JTAG ICE дано снят с производства).
Для начала надо достать основной компонент - микроконтроллер
ATmega16-16PU и кварц
7.3728 МГц, после чего собрать на макетке минимальную схему для программирования:
Схема -
классическая, необходима для запуска ATmega. Напомню, что обычно делают в таком случае:
- подключают питание - все GND и VCC (обычно выводов GND не менее двух);
- ставят между GND и VCC поближе к ножкам ATmega фильтрующий помехи конденсатор 100 нФ (или 0.1 мкФ - кому как больше нравится);
- подключают между XTAL1 и XTAL2 кварц и соединяют их через два одинаковых конденсатора на землю (разброс номинала указан в документации, не обязательно использовать 22 пФ, можно, например, и 33 пФ);
- притягивают линию сброса к VCC через резистор 10К и вешают конденсатор 100 нФ на землю, чтобы обеспечить небольшую задержку линии сброса после подачи питания.
Выглядеть это будет приблизительно так (всё благополучно влезает на
макетку 300+100):
Соединяем схему через вилку ISP с программатором и запитываем от него же, затем зашиваем
прошивку и выставляем фьюз-биты:
avrdude -C avrdude.conf -c usbasp -p m16 -U hfuse:w:0x1f:m -U lfuse:w:0xcf:m
avrdude -C avrdude.conf -c usbasp -p m16 -U flash:w:miniICE.hex
Если операция прошла успешно, полдела сделано. Можно аккуратно
удалить ISP-разъем и преобразовать схему к следующему виду:
На макетке это выглядит так:
Наверное, вы обратили внимание, что в схеме я использовал USB-чип последовательного порта -
FT232RL. Это гораздо удобнее, чем COM-порт, по многим причинам. Но в макетку SSOP не воткнешь, поэтому я использую самостоятельно изготовленный переходник
USB-TTL:
В классическом варианте линий JTAG чуть больше, чем на схеме:
Обязательные сигналы - TCK, TDO, TDI и TMS (тактовая, выход данных, вход данных и управление режимом теста).
NSRST и NTRST - это управление сбросом на шине JTAG. В нашем случае не обязательны, поскольку сброс МК можно инициировать командной последовательностью на линиях обязательных сигналов.
Теперь разберемся с питанием. Желательно, чтобы внутрисхемный программатор питался от программируемой схемы. Этим сразу решается проблема стыковки уровней программируемой схемы и программатора. С другой стороны, если в программаторе есть конвертер уровней сигналов, различие VCC программатора и target уже не является проблемой (не считая усложнение схемы программатора).
С обязательной линии
VTref должно подаваться напряжение питания устройства. По идее, он нужен вышеуказанному чипу конвертера уровней, внутри программатора. Но если JTAG ICE планирует питаться от target-а, то используется линия
Vsupply. Для простоты, их можно объединить, но это не обязательно.
В зависимости от положения джампера SV2 на схеме ATmega16 будет питаться либо от USB, либо от target-а. Я на макетку ставить переключающий джампер поленился, ибо предполагалось питание только от target. Зато перед включением три раза проверил, что
питание с USB не подается. Для надежности, на плате USB-TTL
разомкнул джампер подачи питания. Далее контакт
M8RX соединяется с ножкой МК RX,
M8TX - с TX.
Подключаемся к программатору через AVR Studio, и если все правильно соединено, то можно будет прочитать сигнатуру и прошивку.
(устройство справа я обязательно рассмотрю позже, пока что могу только повторить, что внутри у него ATmega128)
Единственный минус клона AVR JTAG ICE - сравнительно небольшой список поддерживаемых МК:
- ATmega128
- ATmega128A
- ATmega16
- ATmega162
- ATmega165
- ATmega169
- ATmega16A
- ATmega32
- ATmega323
- ATmega32A
- ATmega64
- ATmega64A
Еще, говорят, поддерживается AT90CAN128, но проверить это нет возможности :(
