Внутрисхемный USB-программатор-отладчик PICkit2
Для начала освоения и практического применения микроконтроллеров разработчику необходим доступный инструментарий. Компания Microchip Technology Inc. выпускает недорогой программатор начального уровня PICkit2, схема и программное обеспечение в исходных кодах которого выложены на сайте www.microchip.com/pickit2. Рассмотрим особенности и возможности этого USB-программатора.
Программатор PICkit2 соединяется с компьютером по широко распространенному интерфейсу USB (программатор построен на базе контроллера PIC18F2550 USB 2.0). Через USB-порт так же осуществляется обновление прошивки программатора, т.е. при необходимости PICkit2 может обновить свое программное обеспечение без применения дополнительных программаторов. Использование интерфейса USB позволило программатору отказаться от дополнительного источника питания и получать питание непосредственно от USB-порта компьютера. PICkit2 имеет простую схемотехнику, что позволяет уместить его в небольшом брелке (см. рис. 1).
Рис. 1. Внешний вид программатора PICkit2
Программатор PICkit2 служит для внутрисхемного программирования большинства Flash микроконтроллеров Microchip и с появлением новых микроконтроллеров список поддерживаемых устройств постоянно расширяется. Типовая схема подключения приведена на рис. 2.
| Вывод | Назначение |
|---|---|
| 1 | Vpp/MCLR -напряжение программирования, сигнал сброса |
| 2 | Vdd — напряжение питания для программируемой схемы |
| 3 | Vss — «земляной» вывод |
| 4 | ICSPDAT/PGD — сигнал данных |
| 5 | ICSPCLK/PGC — сигнал тактирования |
| 6 | AUX — вспомогательный вывод, как правило не используется |
Рис. 2. Типовая схема внутрисхемного программирования
Программатор PICkit2 работает под управлением своей собственной оболочки или под управлением среды разработки MPLAB IDE. При работе программатора под управлением оболочки «PICkit2 Programmer» (рис. 3) PICkit2 позволяет выполнять все стандартные операции: стирать, программировать и проверять память программ и EEPROM, устанавливать защиту кода, редактировать содержимое Flash и EEPROM. Помимо этих стандартных функций, программатор PICkit2 позволяет осуществлять ряд дополнительных и интересных действий.
Рис. 3. Программа «RICkit2 Programmer»
Программатор PICkit2 является внутрисхемным программатором, т.е. подключается к плате или разрабатываемому устройству, в котором установлен микроконтроллер. Поэтому такое устройство может иметь свой источник питания или получать питание извне. Для устройств с внешним питанием PICkit2 может формировать напряжение питания в диапазоне напряжений от 2,5 до 5 В с шагом 0,1 В. Это полезная особенность, т.к. вы можете отлаживать различные устройства, не отсоединяя программатора, а питание устройства будет осуществляться от самого программатора.
Внимание! USB-порт компьютера может выдавать ток до 100 мА. Если подключенное к PICkit2 устройство потребляет больший ток, то USB-порт автоматически выключится. Если вам нужно получить ток больше 100 мА, то используйте внешний источник питания.
Как правило, напряжение шины USB составляет 5 В. Однако для некоторых компьютеров и ноутбуков напряжение может отличаться. Для приложений требующих высокую точность, программатор PICkit2 имеет возможность калибровать напряжение, выдаваемое во внешнюю схему.
Для устройств с внешним сбросом оболочка программатора позволяет управлять сигналом сброса микроконтроллера.
В меню «Tools» появилась возможность включить опцию «Use VPP First Program Entry», это может понадобиться для контроллеров, конфигурация которых и настройка портов не позволяет войти в режим программирования (например, для контроллеров PIC12F675 с включенным внутренним сбросом и портами, подключенными к PGD и PGC, настроенными на выход). Попробуйте включить эту опцию, если программатор выдает ошибку проверки конфигурации («Verification of configuration failed»).
Некоторые микроконтроллеры PIC12F и PIC16F имеют внутренний RC-генератор, калибровочная константа для которого определена на заводе-изготовителе и хранится по последнему адресу в памяти программ микроконтроллера. Как правило, «правильные» программаторы при программировании таких микроконтроллеров сначала считывают калибровочную константу, затем стирают микроконтроллер, а затем программируют его пользовательской программой с запомненной константой. Если по каким-либо причинам константа утеряна, то PICkit2 (версии ПО 1.хх) поможет восстановить калибровку генератора. Для этого в микроконтроллер записывается специальная программа, которая генерирует на выводе микроконтроллера меандр, программатор PICkit2 измеряет частоту и рассчитывает калибровочную константу, которая затем может быть записана в микроконтроллер.
Рис. 4. Окно «UART Communication Tool» программы «PICkit 2 Programmer»
Если ваше устройство должно общаться с другими устройствами по UART, то вы можете использовать PICkit2 как средство отладки последовательных протоколов. UART Communication Tool (см. рис. 4) позволяет задавать скорость до 38400 бод, и так же позволяет:
- Получать отладочную информацию из микроконтроллера;
- Вести лог данных, получаемых от микроконтроллера, в текстовом файле;
- Разрабатывать и отлаживать последовательную передачу по интерфейсу UART;
- Посылать команды микроконтроллеру на этапе отладки.
Для того чтобы использовать UART Communication Tool, нужно соединить выводы микроконтроллера UART и программатора PICkit2 согласно табл. 1.
Таблица 1. Соединение выводов UART-микроконтроллера и программатора PICkit2
| Выводы программатора PICkit2 | Выводы микроконтроллера UART |
|---|---|
| (1) VPP | — |
| (2) Vdd | Напряжение питания |
| (3) GND | GND |
| (4) PGD | TX UART — логический уровень |
| (5) PGC | RX UART — логический уровень |
| (6) AUX | — |
В версии оболочки 2.40 появилась возможность программирования микросхем последовательной памяти с интерфейсом I 2 C и SPI (24LCxxх, 25LCхxx и 93LCхxx) и ключей KeeLOQ.
Работа под средой разработки MPLAB IDE.
Обычно разработчики, работающие с PIC-контроллерами, используют в качестве среды разработки MPLAB IDE, так как MPLAB IDE — это мощный бесплатный инструментарий разработки и отладки программ для PIC-микроконтроллеров. MPLAB IDE включает в себя редактор, программный симулятор, позволяет подключать Си-компиляторы различных производителей, работает совместно с программаторами и эмуляторами Microchip. Среда разработки MPLAB IDE (см. рис. 5) также поддерживает программатор PICkit2 и выполняет те же стандартные функции, что и под оболочкой PICkit2: можно записывать и считывать отдельно память программ и EEPROM, стирать память микроконтроллера и проверять ее на чистоту. Однако список поддерживаемых микроконтроллеров не такой обширный, но зато появляется возможность внутрисхемной отладки некоторых популярных микроконтроллеров.
Рис. 5. Окно среды разработки MPLAB IDE, использование программатора PICkit 2 в качестве внутрисхемного отладчика
Для внутрисхемной отладки используются те же самые выводы микроконтроллера, что и для программирования, поэтому никаких переделок в схеме не нужно*. Для включения режима отладки нужно в меню Debugger ® Select Tool выбрать PICkit2.
После соединения с отлаживаемым микроконтроллером можно устанавливать точки останова, выполнять программу по шагам, наблюдать за изменением переменных в окне Watch (см. рис. 6).
Рис. 6. Окно среды разработки MPLAB IDE, отслеживание изменения переменных
Варианты поставок PICkit2
Компания Microchip Technology Inc. поставляет программатор PICkit2 в разных комплектациях (см. табл. 2).
Таблица 2. Комплектация PICkit2
| Код заказа | Описание |
|---|---|
| PG164120 | программатор PICkit2 |
| DV164120 | программатор PICkit2 + демонстрационная плата с PIC16F690 |
| DV164121 | PICkit2 Debug Express (программатор PICkit2 + демонстрационная плата с PIC16F887) |
Комплект DV164120, помимо программатора, содержит демонстрационную плату с установленным контроллером PIC16F690 и, за счет совместимости по выводам, позволяет работать с любыми PIC-контроллерами в корпусах DIP-8, DIP-14 и DIP-20 (см. рис. 7).
Рис. 7. Совместимость по выводам контроллеров в 8-, 14- и 20-выводных корпусах
Программатор-отладчик PICkit2 является весьма мощным и универсальным отладочным средством для микроконтроллеров Microchip, но в то же время имеет доступную цену и даже, при желании, может быть легко повторен по документации, предоставляемой Microchip. Программатор PICkit2 активно поддерживается двумя платформами: оболочкой PICkit2 и средой разработки MPLAB IDE, причем с каждым апгрейдом добавляются все новые и новые функции, а способность программатора обновлять свое ПО дает возможность произвести обновление меньше чем за минуту. Помимо функций программирования микроконтроллеров и микросхем памяти, PICkit2 может использоваться как отладочное средство, а именно — как внутрисхемный отладчик или как отладчик протоколов UART, и, надеемся, в следующих обновлениях Microchip порадует нас новыми функциями!
Источник
USB программатор PIC своими руками
Собираем программатор для микроконтроллеров PIC и микросхем EEPROM
Какие первые шаги должен сделать радиолюбитель, решивший собрать схему на микроконтроллере? Естественно, необходима управляющая программа – «прошивка», а также программатор.
И если с первым пунктом нет проблем – готовую «прошивку» обычно выкладывают авторы схем, то вот с программатором дела обстоят сложнее.
Цена готовых USB-программаторов довольно высока и лучшим решением будет собрать его самостоятельно. Вот схема предлагаемого устройства (картинки кликабельны).
Панель установки МК.
Исходная схема взята с сайта LabKit.ru с разрешения автора, за что ему большое спасибо
. Это так называемый клон фирменного программатора PICkit2. Так как вариант устройства является «облегчённой» копией фирменного PICkit2, то автор назвал свою разработку PICkit-2 Lite, что подчёркивает простоту сборки такого устройства для начинающих радиолюбителей.
Что может программатор? С помощью программатора можно будет прошить большинство легкодоступных и популярных МК серии PIC (PIC16F84A, PIC16F628A, PIC12F629, PIC12F675, PIC16F877A и др.), а также микросхемы памяти EEPROM серии 24LC. Кроме этого программатор может работать в режиме USB-UART преобразователя, имеет часть функций логического анализатора. Особо важная функция, которой обладает программатор – это расчёт калибровочной константы встроенного RC-генератора некоторых МК (например, таких как PIC12F629 и PIC12F675).
Необходимые изменения.
В схеме есть некоторые изменения, которые необходимы для того, чтобы с помощью программатора PICkit-2 Lite была возможность записывать/стирать/считывать данные у микросхем памяти EEPROM серии 24Cxx.
Из изменений, которые были внесены в схему. Добавлено соединение от 6 вывода DD1 (RA4) до 21 вывода ZIF-панели. Вывод AUX используется исключительно для работы с микросхемами EEPROM-памяти 24LС (24C04, 24WC08 и аналоги). По нему передаются данные, поэтому на схеме панели программирования он помечен словом «Data». При программировании микроконтроллеров вывод AUX обычно не используется, хотя он и нужен при программировании МК в режиме LVP.
Также добавлен «подтягивающий» резистор на 2 кОм, который включается между выводом SDA и Vcc микросхем памяти.
Все эти доработки я уже делал на печатной плате, после сборки PICkit-2 Lite по исходной схеме автора.
Микросхемы памяти 24Cxx (24C08 и др.) широко используются в бытовой радиоаппаратуре, и их иногда приходится прошивать, например, при ремонте кинескопных телевизоров. В них память 24Cxx применяется для хранения настроек.
В ЖК-телевизорах применяется уже другой тип памяти (Flash-память). О том, как прошить память ЖК-телевизора я уже рассказывал. Кому интересно, загляните.
В связи с необходимостью работы с микросхемами серии 24Cxx мне и пришлось «допиливать» программатор. Травить новую печатную плату я не стал, просто добавил необходимые элементы на печатной плате. Вот что получилось.
Ядром устройства является микроконтроллер PIC18F2550-I/SP.
Это единственная микросхема в устройстве. МК PIC18F2550 необходимо «прошить». Эта простая операция у многих вызывает ступор, так как возникает так называемая проблема «курицы и яйца». Как её решил я, расскажу чуть позднее.
Список деталей для сборки программатора. В мобильной версии потяните таблицу влево (свайп влево-вправо), чтобы увидеть все её столбцы.
| Название | Обозначение | Номинал/Параметры | Марка или тип элемента |
| Для основной части программатора | |||
| Микроконтроллер | DD1 | 8-ми битный микроконтроллер | PIC18F2550-I/SP |
| Биполярные транзисторы | VT1, VT2, VT3 | КТ3102 | |
| VT4 | КТ361 | ||
| Диод | VD1 | КД522, 1N4148 | |
| Диод Шоттки | VD2 | 1N5817 | |
| Светодиоды | HL1, HL2 | любой на 3 вольта, красного и зелёного цвета свечения | |
| Резисторы | R1, R2 | 300 Ом | МЛТ, МОН (мощностью от 0,125 Вт и выше), импортные аналоги |
| R3 | 22 кОм | ||
| R4 | 1 кОм | ||
| R5, R6, R12 | 10 кОм | ||
| R7, R8, R14 | 100 Ом | ||
| R9, R10, R15, R16 | 4,7 кОм | ||
| R11 | 2,7 кОм | ||
| R13 | 100 кОм | ||
| Конденсаторы | C2 | 0,1 мк | К10-17 (керамические), импортные аналоги |
| C3 | 0,47 мк | ||
| Электролитические конденсаторы | C1 | 100 мкф * 6,3 в | К50-6, импортные аналоги |
| C4 | 47 мкф * 16 в | ||
| Катушка индуктивности (дроссель) | L1 | 680 мкГн | унифицированный типа EC24, CECL или самодельный |
| Кварцевый резонатор | ZQ1 | 20 МГц | |
| USB-розетка | XS1 | типа USB-BF | |
| Перемычка | XT1 | любая типа «джампер» | |
| Для панели установки микроконтроллеров (МК) | |||
| ZIF-панель | XS1 | любая 40-ка контактная ZIF-панель | |
| Резисторы | R1 | 2 кОм | МЛТ, МОН (мощностью от 0,125 Вт и выше), импортные аналоги |
| R2, R3, R4, R5, R6 | 10 кОм | ||
Теперь немного о деталях и их назначении.
Зелёный светодиод HL1 светится, когда на программатор подано питание, а красный светодиод HL2 излучает в момент передачи данных между компьютером и программатором.
Для придания устройству универсальности и надёжности используется USB-розетка XS1 типа «B» (квадратная). В компьютере же используется USB-розетка типа «А». Поэтому перепутать гнёзда соединительного кабеля невозможно. Также такое решение способствует надёжности устройства. Если кабель придёт в негодность, то его легко заменить новым не прибегая к пайке и монтажным работам.
В качестве дросселя L1 на 680 мкГн лучше применить готовый (например, типов EC24 или CECL). Но если готовое изделие найти не удастся, то дроссель можно изготовить самостоятельно. Для этого нужно намотать 250 – 300 витков провода ПЭЛ-0,1 на сердечник из феррита от дросселя типа CW68. Стоит учесть, что благодаря наличию ШИМ с обратной связью, заботиться о точности номинала индуктивности не стоит.
Напряжение для высоковольтного программирования (Vpp) от +8,5 до 14 вольт создаётся ключевым стабилизатором. В него входят элементы VT1, VD1, L1, C4, R4, R10, R11. С 12 вывода PIC18F2550 на базу VT1 поступают импульсы ШИМ. Обратная связь осуществляется делителем R10, R11.
Чтобы защитить элементы схемы от обратного напряжения с линий программирования в случае использования USB-программатора в режиме внутрисхемного программирования ICSP (In-Circuit Serial Programming) применён диод VD2. VD2 – это диод Шоттки. Его стоит подобрать с падением напряжения на P-N переходе не более 0,45 вольт. Также диод VD2 защищает элементы от обратного напряжения, когда программатор применяется в режиме USB-UART преобразования и логического анализатора.
При использовании программатора исключительно для программирования микроконтроллеров в панели (без применения ICSP), то можно исключить диод VD2 полностью (так сделано у меня) и установить вместо него перемычку.
Компактность устройству придаёт универсальная ZIF-панель (Zero Insertion Force – с нулевым усилием установки).
Благодаря ей можно «зашить» МК практически в любом корпусе DIP.
На схеме «Панель установки микроконтроллера (МК)» указано, как необходимо устанавливать микроконтроллеры с разными корпусами в панель. При установке МК следует обращать внимание на то, чтобы микроконтроллер в панели позиционируется так, чтобы ключ на микросхеме был со стороны фиксирующего рычага ZIF-панели.
Вот так нужно устанавливать 18-ти выводные микроконтроллеры (PIC16F84A, PIC16F628A и др.).
А вот так 8-ми выводные микроконтроллеры (PIC12F675, PIC12F629 и др.).
Если есть нужда прошить микроконтроллер в корпусе для поверхностного монтажа (SOIC), то можно воспользоваться переходником или просто подпаять к микроконтроллеру 5 выводов, которые обычно требуются для программирования (Vpp, Clock, Data, Vcc, GND).
Готовый рисунок печатной платы со всеми изменениями вы найдёте по ссылке в конце статьи. Открыв файл в программе Sprint Layout 5.0 можно с помощью режима «Печать» не только распечатать слой с рисунком печатных проводников, но и просмотреть позиционирование элементов на печатной плате. Обратите внимание на изолированную перемычку, которая связывает 6 вывод DD1 и 21 вывод ZIF-панели. Печатать рисунок платы необходимо в зеркальном отображении.
Изготовить печатную плату можно методом ЛУТ, а также маркером для печатных плат, с помощью цапонлака (так делал я) или «карандашным» методом.
Вот рисунок позиционирования элементов на печатной плате (кликабельно).
При монтаже первым делом необходимо запаять перемычки из медного лужёного провода, затем установить низкопрофильные элементы (резисторы, конденсаторы, кварц, штыревой разъём ISCP), затем транзисторы и запрограммированный МК. Последним шагом будет установка ZIF-панели, USB-розетки и запайка провода в изоляции (перемычки).
«Прошивка» микроконтроллера PIC18F2550.
Файл «прошивки» — PK2V023200.hex необходимо записать в память МК PIC18F2550I-SP при помощи любого программатора, который поддерживает PIC микроконтроллеры (например, Extra-PIC). Я воспользовался JDM Programmator’ом JONIC PROG и программой WinPic800.
Ссылка на файл PK2V023200.hex, запакованный в архив rar, дана в конце статьи.
Залить «прошивку» в МК PIC18F2550 можно и с помощью всё того же фирменного программатора PICkit2 или его новой версии PICkit3. Естественно, сделать это можно и самодельным PICkit-2 Lite, если кто-либо из друзей успел собрать его раньше вас:).
Также стоит знать, что «прошивка» микроконтроллера PIC18F2550-I/SP (файл PK2V023200.hex) записывается при установке программы PICkit 2 Programmer в папку вместе с файлами самой программы. Примерный путь расположения файла PK2V023200.hex — «C:\Program Files (x86)\Microchip\PICkit 2 v2\PK2V023200.hex». У тех, у кого на ПК установлена 32-битная версия Windows, путь расположения будет другим: «C:\Program Files\Microchip\PICkit 2 v2\PK2V023200.hex».
Ну, а если разрешить проблему «курицы и яйца» не удалось предложенными способами, то можно купить уже готовый программатор PICkit3 на сайте AliExpress. Там он стоит гораздо дешевле. О том, как покупать детали и электронные наборы на AliExpress я писал тут.
Обновление «прошивки» программатора.
Прогресс не стоит на месте и время от времени компания Microchip выпускает обновления для своего ПО, в том числе и для программатора PICkit2, PICkit3. Естественно, и мы можем обновить управляющую программу своего самодельного PICkit-2 Lite. Для этого понадобится программа PICkit2 Programmer. Что это такое и как пользоваться — чуть позднее. А пока пару слов о том, что нужно сделать, чтобы обновить «прошивку».
Для обновления ПО программатора необходимо замкнуть перемычку XT1 на программаторе, когда он отключен от компьютера. Затем подключить программатор к ПК и запустить PICkit2 Programmer. При замкнутой XT1 активируется режим bootloader для загрузки новой версии прошивки. Затем в PICkit2 Programmer через меню «Tools» — «Download PICkit 2 Operation System» открываем заранее подготовленный hex-файл обновлённой прошивки. Далее произойдёт процесс обновления ПО программатора.
После обновления нужно отключить программатор от ПК и снять перемычку XT1. В обычном режиме перемычка разомкнута. Узнать версию ПО программатора можно через меню «Help» — «About» в программе PICkit2 Programmer.
Это всё по техническим моментам. А теперь о софте.
Работа с программатором. Программа PICkit2 Programmer.
Для работы с USB-программатором нам потребуется установить на компьютер программу PICkit2 Programmer. Это специальная программа обладает простым интерфейсом, легко устанавливается и не требует особой настройки. Стоит отметить, что работать с программатором можно и с помощью среды разработки MPLAB IDE, но для того, чтобы прошить/стереть/считать МК достаточно простой программы – PICkit2 Programmer. Рекомендую.
После установки программы PICkit2 Programmer подключаем к компьютеру собранный USB-программатор. При этом засветится зелёный светодиод («питание»), а операционная система опознает устройство как «PICkit2 Microcontroller Programmer» и установит драйвера.
Запускаем программу PICkit2 Programmer. В окне программы должна отобразиться надпись.
Если программатор не подключен, то в окне программы отобразится страшная надпись и краткие инструкции «Что делать?» на английском.
Если же программатор подключить к компьютеру с установленным МК, то программа при запуске определить его и сообщит нам об этом в окне PICkit2 Programmer.
Поздравляю! Первый шаг сделан. А о том, как пользоваться программой PICkit2 Programmer, я рассказал в отдельной статье. Следующий шаг.
Необходимые файлы:
Руководство пользователя PICkit2 (рус.) берём здесь или здесь.
Источник
