Стартові набори розроблювача

Застосування стартових наборів дозволяє розроблювачеві швидко, минаючи етап макетування, приступити до практичної розробки додатків. На платах, що входять до складу стартових наборів, установлені необхідні для роботи мікроконтролера елементи "обв'язки" (стабілізатор напруги живлення, тактовий генератор або кварцовий резонатор, ланцюг скидання, засоби для організації внутрісхемного програмування мікроконтролера). Також установлюються часто застосовувані на практиці вузли мікроконтролерних пристроїв (засоби введення й індикації, формувачі інтерфейсу RS-232, інтерфейс із зовнішнім ОЗП й ін.). Всі порти мікроконтролерів виведені на роз’єм і можуть бути з'єднані з зовнішніми пристроями.

У деяких випадках, стартові набори розроблювача можуть використовуватися як готові блоки в складі проектованої апаратури.

 

2.3.2. Стартовий набір STK500

 

Компанія Atmel пропонує універсальний стартовий набір STK500 для всіх мікроконтролерів AVR, що випускаються в DIP корпусах. Для підтримки розробок на базі мікроконтролерів випускаються тільки в корпусах TQFP64 і TQFP100 випускаються плати розширення STK501 і STK503, а також STK502 і STK504 для мікроконтролерів у корпусах TQFP64 і TQFP100 із драйвером РКІ.

Крім функцій налагоджувальної плати, STK500 виконує функції паралельного програматора (для всіх типів мікроконтролерів AVR), і послідовного внутрісхемного програматора (крім Tiny11 і Tiny28, не підтримуючу функцію послідовного програмування). При програмуванні мікроконтролера можна робити конфігурування мікроконтролера установкою FUSE-бітів (FUnction SEt).

Функції внутрісхемного програмування і керування STK500 реалізовані на двох мікроконтролерах: 90S1200-12SC і 90S8535-8AC. Крім них на платі STK500 змонтовані наступні елементи:

· Панелі для установки мікроконтролерів у корпусах DIP8, DIP20, DIP28 і DIP40;

· Стабілізоване джерело живлення з керованим програмно вихідною напругою;

· Перетворювачі рівнів сигналів (для випадку, коли напруга живлення цільового мікроконтролера відрізняється від напруги живлення керуючих мікроконтролерів);

· Кероване програмно джерело опорної напруги для внутрішнього АЦП мікроконтролера;

· Посадкове місце для мікросхеми DataFlash AT45D021;

· Двоканальний формувач рівнів сигналів інтерфейсу RS232 (один канал використовується для зв'язку STK500 з керуючим персональним комп'ютером, інший може бути використаний у розроблювальному додатку);

· Вісім кнопок і вісім світлодіодів для організації введення і відображення вихідної інформації;

· Роз’єми розширення для підключення зовнішніх пристроїв.

Рис. 2.12. Налагоджувальна плата STK500

 

Для тактування налагоджуваних мікроконтролерів на платі STK500 передбачені два джерела тактових сигналів. Один з них являє собою генератор, побудований на вентилях, що інвертують, із кварцовою стабілізацією частоти. Користувач має можливість задавати частоту цього генератора, установлюючи кварцовий резонатор на необхідну частоту в спеціальну панель (позначена CRYSTAL).

Друге джерело тактових сигналів являє собою вихід установленого на платі STK500 керуючого мікроконтролера 90S8535-8AC. Частота цього тактового сигналу може бути задана програмно. Доступні значення 3,69, 1,84, 1,23 МГц, а також 32,7 кГц і повна зупинка.

Перемикач OSCSEL служить для вибору одного з джерел тактового сигналу для мікроконтролера. Якщо ж як тактовий сигнал необхідно використовувати внутрішній RC-генератор мікроконтролера, то зовнішній тактовий сигнал повинний бути відключений джампером XTAL1.

На платі STK500 не передбачене підключення до цільового мікроконтролера зовнішнього ОЗП.

Керування STK500 провадиться через COM-порт персонального комп'ютера. Керуюча програма є складовою частиною AVR Studio і запускається з меню Tools -> STK500/AVRISP/JTAGICE. Крім STK500 ця керуюча програма підтримує такі апаратні засоби налагодження, як внутрісхемний програматор ATAVRISP і внутрісхемний емулятор ATJTAGICE mkII. Докладніше можливості керуючої програми будуть розглянуті нижче при огляді засобів внутрісхемного програмування. Тут ми обмежимо опис тільки функціями, унікальними для STK500. На рис.2.13 представлене вікно програми, що керує настроюваннями STK500.

Рис.2.13. Вікно керування параметрами STK500

 

· Закладка Board служить для установки параметрів STK500:

· Напруги живлення цільового мікроконтролера (VTarget);

· Опорна напруги АЦП мікроконтролера (ARef);

· Частоти керованого джерела тактового сигналу (Oscillator);

а також для індикації версій прошивання (firmware) керуючих мікроконтролерів (Revision).

STK500 підтримує різні режими програмування цільових мікроконтролерів: режим послідовного внутрісхемного програмування, і два режими програмування з використанням підвищеної програмуючої напруги - паралельний і послідовний. Вибір режиму програмування здійснюється у вікні керування параметрами STK500 у закладці Program.

Для використання STK500 у якості внутрісхемного програматора для мікроконтролерів, встановлених у цільовому пристрої, необхідно з'єднати цільовий пристрій з роз’ємом ISP10PIN плати STK500, використовуючи плоский десятижильний кабель.

Програмна підтримка нових мікроконтролерів AVR у STK500 виконується відновленням прошивання (firmware) пам'яті програм керуючих мікроконтролерів (Revision Upgrade). Обновлені версії firmware включаються до складу AVR Studio. Керуюча програма в момент запуску перевіряє зв'язок COM-порту персонального комп'ютера з STK500, і у випадку його присутності запитує версію firmware. Якщо в AVR Studio міститься більш нова версія прошивання, керуюча програма пропонує обновити firmware шляхом перепрограмування керуючих мікроконтролерів. Перед входом у режим перепрограмування STK500 необхідно витягти цільові мікроконтролери з DIP-панелей, якщо вони туди встановлені. Для входу в режим перепрограмування необхідно включити живлення STK500 з натиснутою кнопкою Program.

У комплекті з STK500 поставляються мікроконтролери AT90S8515 і ATmega16, а також диск AVR Software and Technical Library, що включає до складу AVR Studio. Також до складу набору входить комплект кабелів.

 

2.3.3. Плата розширення STK501

 

Для підтримки мікроконтролерів у корпусах TQFP64 (крім мікроконтролерів із драйвером РКІ) компанія Atmel пропонує пристрій STK501, що встановлюється в роз’єм розширення STK500 як мезонінова плата. На платі STK501 розміщені наступні елементи:

· Панель з нульовим зусиллям (ZIF socket) для установки мікроконтролерів у корпусах TQFP64 (тут і далі в розділі - крім мікроконтролерів із драйвером РКІ);

· Додатковий порт RS232 з підтримкою ліній RTS/CTS;

· Кварцовий резонатор на 32 кГц для реалізації часів реального часу (Real-Time Clock, RTC);

· Посадкове місце для пайки мікроконтролера в корпусі TQFP64 або адаптера внутрісхемного емулятора ICE50

· Роз’єм JTAG-інтерфейсу для підключення внутрісхемного емулятора ATJTAGICE mkII.

Рис.2.14. Плата розширення STK501

 

Кристали в корпусах TQFP64 мають більше портів вводу-виводу, чим передбачене в STK500. Тому порти E, F, G, а також деякі керуючі сигнали, виведені на роз’єм на платі STK501.

Комбінація STK500 і STK501 дозволяє виконувати функції паралельного і послідовного програматора для всіх мікроконтролерів у корпусах TQFP64.

Як уже говорилося, стартовий набір розроблювача STK500 не підтримує роботу мікроконтролера з зовнішнім ОЗП. Розроблювачі STK501 виправили цей недолік, передбачивши на платі STK501 посадкове місце під мікросхему ОЗП об'ємом до 128Кбайт (у корпусах TSOP32 або SOJ32) і регістр-защіпку молодшого байта адреси. При цьому STK501 без установленого мікроконтролера може служити платою розширення для STK500, що дозволяє створювати і налагоджувати проекти для мікроконтролерів mega8515 або mega162 з використанням зовнішньої пам'яті даних.

Для підтримки мікроконтролера AT90CAN128 з CAN-інтерфейсом випускається спеціальний модуль розширення ATADAPCAN01, що використовується в зв'язці з налагоджувальними платами STK500 і STK501 (рис.2.15), а також підключається безпосередньо до цільового пристрою.

Рис.2.15. Підключення ATADAPCAN01 до STK500/STK501

 

Модуль розроблений у відповідності зі стандартом Bosch CAN 2.0A/B і реалізує функції перетворення сигналу фізичного рівня CAN-інтерфейсу, необхідні для приєднання налагоджувальної системи до шини CAN для розробки і налагодження кінцевого додатка.

У комплекті з STK501 поставляється мікроконтролер ATmega128L і диск AVR Software and Technical Library. У комплекті з ATADAPCAN01 поставляється мікроконтролер AT90CAN128.

 

2.3.4. Плата розширення STK502

 

Для підтримки мікроконтролерів у корпусах TQFP64 c драйвером РКІ (ATmega169/329), компанія Atmel випустила пристрій STK502, що встановлюється в роз’єм розширення STK500 як мезонінова плата, також як і STK501. Склад плати STK502 аналогічний складові STK501 (за винятком додаткового порту RS232 і площадки для ОЗП), вона має панель з нульовим зусиллям (ZIF socket) для установки мікроконтролерів, кварцовий резонатор на 32 кГц, роз’єм JTAG-інтерфейсу, посадкове місце для пайки мікроконтролера в корпусі TQFP64 або адаптера внутрісхемного емулятора.

Також на платі STK502 міститься рідкокристалічний індикатор (РКІ) зі 120 сегментами, що підключається до виводів мікроконтролера плоским 34-жильним кабелем, датчик температури (NTC-термістор) використовуваний у демонстраційній програмі "Вимір температури з виводом на РКІ", посадкове місце для пайки мікроконтролера. Роз’єм розширення для підключення зовнішнього РКІ, іменований "Segment pins from ATmega169", дублює порти A,C, D і G, для більш зручного підключення рідкокристалічного дисплея.

Рис.2.16. Плата розширення STK502

 

Комбінація STK500 і STK502 також дозволяє виконувати функції паралельного програматора для всіх мікроконтролерів у корпусах TQFP64, включаючи мікроконтролери з драйвером РКІ. Програмування в рівнобіжному режимі виробляється з використанням портів B і D при підвищеній напрузі, тому необхідно відключати Рк-дисплей від мікроконтролера для виключення виходу дисплея з ладу. При використанні портів A, C, D і G як порти вводу/виводу Рк-дисплей також повинний бути відключений.

Розроблювачі плати STK502 не передбачили можливість програмування в послідовному режимі мікроконтролерів у корпусах TQFP64, що не мають драйвер РКІ. Але, при необхідності, можна забезпечити режим послідовного програмування для цих мікроконтролерів. Це робиться невеликою зміною в з'єднанні роз’ємів SPROG (на платі STK502) і ISP6PIN (на платі STK500). Стандартно для забезпечення режиму послідовного програмування виробляється з'єднання виводу MISO і MOSI роз’єму ISP6PIN з виводами PB2 і PB3 мікроконтролера. Для послідовного програмування мікроконтролерів у корпусах TQFP64, що не мають драйвер РКІ, необхідно зробити з'єднання виводів MOSI і MISO роз’єму ISP6PIN з виводами PE0 і PE1 мікроконтролера.

У комплекті з платою STK502 поставляється мікроконтролер ATmega169V і диск AVR Software and Technical Library, до складу якого входить AVR Studio.

 

2.3.5. Плата розширення STK503

 

Мезонінова плата STK503 на сьогоднішній день, офіційно не представлена для широкого кола споживачів, призначена для підтримки багатовиводних мікроконтролерів у корпусах TQFP100 (без драйверу РКІ). Плата STK503, аналогічно вищеописаним продуктам, встановлюється в роз’єм розширення STK500 як мезонінова плата. На платі STK503 розміщені:

· Панель з нульовим зусиллям (ZIF socket) для установки мікроконтролерів у корпусах TQFP100;

· Два перетворювачі інтерфейсів TTL - RS232;

· Кварцовий резонатор на 32 кГц для реалізації часів реального часу (Real-Time Clock, RTC);

· Роз’єм JTAG-інтерфейсу для підключення внутрісхемного емулятора JTAGICE.

На відміну від плати STK501, що виконує аналогічні функції для 64-вивідних мікроконтролерів, на платі STK503 виведене більше число портів вводу-виводу, що обумовлено наявністю більшого числа портів вводу-виводу на 100-вивідних мікроконтролерах.

Рис.2.17. Плата розширення STK503

 

Аналогічно платі STK501, плата STK503 містить посадкове місце під мікросхему ОЗП.

Відмінність полягає в тому, що тактування крім джерел тактового сигналу з плати STK500 і вбудованого 32 кГц кварцового резонатора, може здійснюватися також від високочастотного кварцу, встановлюваного в наявний на платі STK503 роз’єм. Вибір джерела виробляється апаратними перемикачами, установленими на платі.

Для реалізації інтерфейсу RS232, на платі є здвоєний перетворювач рівнів TTL - RS232. Виводи інтерфейсу RS232 виведені на 8-контактний роз’єм.

Комбінація STK500 і STK503 дозволяє виконувати функції паралельного і послідовного програматора для всіх мікроконтролерів у корпусах TQFP100. Можливо, виключення складуть мікроконтролери з драйвером РКІ.

Відсутність посадкового місця для пайки мікроконтролера в STK503 є відмінною рисою плати від інших представників лінійки мезонінових плат.

У комплект набору STK503, приблизно, буде входити мікроконтролер ATmega2560.

 

2.3.6. Плата розширення STK504

 

Аналогічно платі STK502, для підтримки багатовиводних мікроконтролерів у корпусах TQFP100 із драйвером РКІ, компанія Atmel випустила пристрій STK504, що встановлюється в роз’єм розширення STK500 у якості мезонінової плати.

Рис.2.18. Плата розширення STK504

 

На платі встановлений розн’єм ZIF для установки мікроконтролера в корпусі TQFP100, рідкокристалічний дисплей на 160 сегментів. Дисплей, аналогічно STK502, підключається за допомогою плоского кабелю і може бути відключений при необхідності. Також може бути використаний зовнішній РК-дисплей.

Рис.2.19. Набір сегментів 160 сегментного РКІ плати STK504

 

Тактування мікроконтролера в STK504 може здійснюватися зовнішнім тактовим сигналом, що надходить із плати STK500, кварцового резонатора на 32 кГц, встановленого на платі STK504, а також від високочастотного кварцу, встановлюваного в наявний на платі STK504 сокет. Вибір джерела виконується апаратними перемикачами, встановленими на платі.

Додаткові порти (порт E, порт F, порт G, порт H, порт J) виведені на окремі роз’єми на платі STK504. На роз’ємі порту G, за замовчуванням, встановлений джампер, що з'єднує вивід 6 і вивід 8 роз’єму, що відповідає з'єднанню сигналу скидання (/RESET) мікроконтролера (PG.5) і сигналу скидання (/RESET), що надходить із плати STK500. При використанні внутрісхемного емулятора JTAGICE2 (буде описаний нижче) джампер повинен бути витягнутий, щоб не блокувалися сигнали скидання, що надходять з емулятора.

Комбінація STK500 і STK504 дозволяє виконувати функції паралельного і послідовного програматора для мікроконтролерів у корпусах TQFP64 із драйвером РКІ. Як і у випадку з STK502, варто не забувати відключати РКІ від портів вводу-виводу мікроконтролера під час програмування в паралельному режимі. Напруга живлення, подавана з STK500 на мікроконтролер повинне бути не нижче 4.5 В. При програмуванні в обох режимах, джампер, що з'єднує вивід 6 і вивід 8 роз’єму порту G, повинен бути встановлений.

У комплекті з STK504 поставляється мікроконтролер ATmega3290.