Программатор своими руками usb

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 16.09.2024

USB AVR программатор

Немного о данной конструкции.
На первый взгляд кажется, что эта схема сложна, не “по зубам” начинающим, а автор – уже довольно опытный радиолюбитель.
Смею всех заверить, Илья Сергеевич – начинающий радиолюбитель. А своей конструкцией он доказал, что при желании, настойчивости, целеустремленности, конструкцию такой сложности сможет собрать любой начинающий радиолюбитель.
Ну а теперь, слово автору.

Григорьев Илья Сергеевич, город Хабаровск

Всем привет!
Представляю на ваш суд вторую свою завершенную работу (первая- простая мигалка).
Решил, что в будущем буду собирать схемы, на основе каких-либо микросхем, которые нужно программировать, для чего нужен, собственно говоря, программатор!
В интернете огромное количество схем, на любой вкус, но основная проблема и замечание к схемам – это то, что у меня нет ни LTP, ни COM порта, остается вариант USB программатора. Но и тут есть своя загвоздка – для большинства программаторов, для начала работы, их микросхемы нужно запрограммировать на работу, а для этого нужен… – правильно, программатор! Можно было конечно собрать программатор Громова, пройтись по друзьям и найти LTP или COM порт, но мне этого не хотелось. Оставался последний вариант – это использовать программатор на основе микросхемы FT232RL, минус у этого программатора и у этой микросхемы только цена последней – она у нас в Хабаровске стоит в районе 230 рублей. Я решил на таком денег не экономить и взяться за сборку программатора на FT232RL.

Итак, список деталек:
Это сердце программатора – FT232RL . Цена- 230р
Вторая микросхема- 74HC244, она нужна, т.к у этого программатора есть еще один минус — он не отдает линию RESET по завершении программирования. Поэтому, чтобы схема стартанула, надо выдрать из платы разьем ISP, что очень неудобно. Это можно решить просто добавив к этой схеме буфферную микросхему 74HC244. Цена 20-30 р
И далее набор мелочевки:
– 4 резистора по 47 Ом
– 4 резистора по 100 Ом
– 1 резистор на 4.7 Ком
– 3 резистора на 300 Ом
– 3 кондера по 0.1u
– 3 светодиода(к,з,ж)
– 1 диод Шоттки (чтобы возможный обратный ток от прошиваемого устройства не сжег программатор и ПК)
– 1 USB type B, его еще называют принтерным
Вот и все, что надо! Мелочевка стоит в районе 50 рублей
Все компоненты я брал в обычном исполнении и smd, т.к. до конца не знал, как получится у меня работа с smd компонентами, вдруг пришлось бы собирать большой вариант.

Принцип работы.
Программатор запитывается от USB порта. Уровни выходных сигналов программатора с помощью джампера JP1 могут быть заданы или 5-ти вольтовыми, или 3-ех вольтовыми.
Напряжение питания программатора может быть подано через разъем X2 на программируемую плату, для чего нужно замкнуть джампер JP2.
Следует иметь ввиду, что при 5-ти вольтовом питании напряжение подается с USB порта. И максимально ток, который можно получить с программатора, ограничен величиной 500 мА. Однако для такого тока микросхему FT232 нужно настроить с помощью утилиты FT Prog.
При 3-ех вольтовом питании напряжение берется с выхода внутреннего стабилизатора микросхемы FT232, максимальный ток которого равен порядка 50 мА.
Для предотвращения подачи питания на USB порт от внешнего устройства на программаторе установлен диод Шоттки (у них маленькое падение напряжения в прямом направлении). При желании диод VD1 можно заменить обычным диодом или перемычкой, но эту уже на ваш страх и риск.
Также программатор можно использовать как USB-UART преобразователь. Для этого на разъем Х2 выведены сигналы RXD, TXD и подключены светодиоды LED2, LED3. Они вспыхивают, когда происходит передача данных.
Программатор не нужно отключать от программируемой платы, потому что после программирования микросхема DD1 переводит выходные буферы в третье состояние.
Светодиод LED1 загорается, когда идет процесс программирования.
На контактную площадку JP можно вывести тактовый сигнал. Для этого требуется конфигурирование FT232 с помощью утилиты FT Prog.

Сам процесс сборки.
Сначала я распечатал схему на глянцевый листок от журнала (использовал и фотобумагу и клейкую бумагу для принтера, все не то… самый лучший эффект – это печать схемы на глянцевом журнале). Потом, после соединения глянцевого листочка с кусочком текстолита, начинаем гладить утюгом, выставив на нем максимальную температуру. Сначала я приложил утюг прям на листик, что бы он приклеился к текстолиту, подержал так секунд 10, затем сверху положил листок бумаги и начал гладить в течении 3-4 минут, затем, убрал листок бумаги и еще на несколько секунд приложил утюг и острым уголком утюга поводил по тем местам, где будут будущие дорожки для микросхем.

После этого убираем утюг, и даем плате полностью остыть. Потом окунаем на 5 минут наш текстолит с глянцевой бумажкой в теплую воду, что бы бумага намокла и отстала он текстолита, потом скатываем осторожно бумагу. Вот что получается:

Затем травим. Я травлю хлорным железом: наливаю почти горячую воду, растворяю в нем порошок, окунаю текстолит и потом наливаю в тазик горячую воду и туда окунаю плошку с хлорным железом. Чем больше концентрация раствора и температура- тем быстрее пройдет реакция.
Вот что получилось:

Затем я взял ватку с ацетоном и снял тонер, потом залудил.

Ура! Теперь можно всерьез задуматься о работе с микросхемами!
Спасибо за внимание!

Не забывайте высказывать свое мнение по конкурсным работам и принимайте участие в обсуждениях на форуме сайта. Спасибо.

Представляю схему универсального программатора, с помощью которого можно программировать все типы AVR микроконтроллеров. Универсальный usb программатор состоит из usbasp программатора и ZIF панели для программирования.

Схема usbasp

Ниже на скрине приведена схема программатора avr. Чтобы собрать zif программатор, понадобится zif панель на 40 выводов и микроконтроллер Atmega8.

Собрав по этой схеме usb программатор, можно будет программировать любые микроконтроллеры из серии AVR, достаточно только расположить нужный микроконтроллер в zif usbasp панели, установить перемычки в нужные места, подключить к USB и программировать c помощью специальной программы, например AVRDUDE_PROG.

Плата usbasp

Дальше на скрине показана плата программатора avr. Так выглядит печатная плата avr usbasp в проекте программы DipTrace.

Изготовление программатора avr usb

Несколько фото процесса изготовления печатной платы zif avr с металлизацией отверстий. Печатная плата usbasp программатора после металлизации отверстий и после нанесения паяльной маски.

Фото готовой печатной платы программатора avr.

Глянец паяльной маски FSR-8000.

Фото собранной печатной платы универсального программатора AVR.

Читайте статьи на сайте первоисточнике, не поддерживайте воров.

Как программировать

Собственно это самый главный раздел этой статьи, без которого эта схема потеряла бы всю свою актуальность, так как не зная расположения перемычек и места расположения микроконтроллера в zif панели, невозможно запрограммировать нужный контроллер. Это в лучшем случае, а в худшем, можно банально спалить микроконтролер.

Еще хотел сделать акцент на порядок смены положения перемычек и расположения микроконтроллера в zif панели. Сначала usbasp программатор нужно отключить от USB порта, затем выставить перемычки для нужного микроконтроллера AVR, затем установить его согласно схемы (фото ниже) и только после этого подключать к USB порту.

Если менять положение перемычек и МК на "горячую", то возможно спалить микросхему, если что то случайно перепутали.

Прошивка через usbasp

Далее на фото показаны варианты расположения перемычек и установка определенного типа микроконтроллера в zif панель. На фото представлены два варианта для каждого типа микроконтроллеров, внешнее тактирование (с кварцем) и без внешнего тактирования (без кварца). Выбирайте любой удобный и необходимый в конкретном случае вариант.

Программирование Tiny 13, 15, 45

Программирование Atmega 16, 32, 8535

Программирование Tiny 2313

Программирование Tiny 26

Программирование Atmega 8, 48, 88, 168, 328

Программирование Atmega 8515

Внутрисхемное программирование

На плате имеется специальный 6 pin разъем, подключившись к которому, можно программировать микроконтроллеры, установленные на печатной плате устройств, не выпаивая их с платы. В данном случае, расположение перемычек не влияет на внутрисхемное программирование.

Файлы для сборки

В приложенном ниже архиве, находятся файл печатной платы программатора avr usbasp. Также в архиве есть драйвер usbasp программатора и прошивка usbasp usb, с помощью которой можно прошить наш avr programmer.

Если вы решитесь собрать данный универсальный программатор AVR, то хочу вас предупредить. ZIF панели бывают двух типов, с широкой и узкой посадкой для ножек. Нам нужна такая ZIF панель для программатора, в которую можно вставить все типы микросхем.

Посмотрите на фото и увидите отличия между ZIF панелями, покупайте с широкими вырезами для ножек, иначе программатор получится не полноценным в связи с ограничением установки некоторых микроконтроллеров.

Напоследок хотел сказать, если вы случайно заблокируете свой микроконтроллер, то его можно всегда разблокировать с помощью доктора фьюзов, схему и печатную плату которого, можно посмотреть в этой статье .

Если возникнут вопросы по схеме, то всегда можно задать вопрос в комментариях.

Всем легкого программирования.

Если вам понравилась статья, нажмите на кнопку нужной социальной сети расположенной ниже. Этим действием вы добавите анонс статьи к себе на страницу. Это очень поможет в развитии сайта.

В данной статье мы опишем „шаг за шагом” этапы изготовления USBasp программатора для микроконтроллеров AVR. В отдельных статьях приведем описание установки драйверов для операционных систем Windows XP и Windows 7 (x64/x86). В конце поста размещена ссылка с необходимой документацией для изготовления программатора USBasp своими руками.

Программатор USBasp, благодаря своей простоте в изготовлении и использовании недорогих и широкодоступных элементов, стал очень популярным среди радиолюбителей. Его параметры работы не уступают профессиональным и дорогим программаторам микроконтроллеров AVR.

Основные характеристики программатора USBasp

Работает с несколькими операционными системами – Linux, Mac OS X и Windows – включая Windows 8!
Не требует внешнего питания.
Умеет программировать со скоростью вплоть до 5kB/s
Есть вариант (Switch 2) снижения скорость программирования – для процессоров с кварцем меньше 1,5 Мгц
Обеспечивает напряжение для программирования (Switch 1) 5 вольт
Указание работы программатора с помощью светодиода

Перед началом работы, стоит ознакомиться с последовательностью всех выполняемых действий, а именно:

Выбор схемы/рисунка печатной платы
Перенос рисунка печатной платы на фольгированный стеклотекстолит
Травление печатной платы в растворе хлорного железа
Сверление отверстий
Монтаж элементов (пайка)
Программирование Atmaga8 программатора
Подключение программатора к компьютеру
Установка драйверов – Windows XP, Windows 7
Выбор программы с поддержкой USBasp

Существует много версий USBasp программатора, но все они основаны на главной схеме, автором которой является Thomas Fischl. Прошивка микроконтроллера программатора также является его авторством.

Оригинальная схема программатора:

В данном случае за основу была выбрана оригинальная схема. Поскольку использование перемычек в оригинальной схеме не совсем удобно, было принято решение использовать DIP переключатели. Так же были изменены некоторые значения резисторов.
Более того, в оригинальной схеме линии TxD и RxD выведены на разъем ISP, хотя это не нужно (точнее не используются на практике).

Ниже приведена схема с внесенными изменениями:

Строительство USBasp программатора

Существует много версий печатной платы данного программатора, некоторые можно найти на официальном сайте USBasp. Однако, была сделана своя на основе выше представленной схемы.

К сожалению, из-за применения DIP переключателей, рисунок платы стал немного сложнее, что привело к применению 2 коротких перемычек, с целью чтобы печатная плата была по-прежнему односторонней.

Ниже результат печатной платы:

Как видно на рисунке, в программаторе не применялись SMD элементы. Пустое пространство на плате „залито” полем массы, главным образом для того, чтобы не вытравливать большое количество меди, а также снизить влияние помех на программатор.

Список элементов используемых в USBasp программаторе:

R1: 10к
R2: 180
R3: 100
R5, R6: 68
R7: 2к2
C1, C2: 22п
C3: 10мк
C4: 100н
LED1: Красный светодиод на 20мА
LED2: Зеленый светодиод на 20мА
D2, D3: стабилитроны на 3,6В
X1: Разъем USB, тип B
SV1: Гнездо под разъем IDC-10
Q1: Кварц 12МГц, корпус HC49-S
SW1: Dip переключатель трехпозиционный
IC1: Atmega8 ( ПРИМЕЧАНИЕ: Не следует использовать микроконтроллер Atmega8 — PU из-за его ограничение максимальной тактовой частотой до 8 МГц!)

Перенос рисунка печатной платы USBasp программатора на стеклотекстолит выполнен с помощью метода ЛУТ (лазерно-утюжной технологии). Как это делать описывать не будем, поскольку данной информации в сети много.

Вкратце скажем, что сначала рисунок в масштабе 1:1 печатается на глянцевой бумаге, затем он накладывается на очищенную и обезжиренную медную сторону стеклотекстолита и фиксируется с помощью бумажного скотча. Далее бумажная сторона тщательно разглаживается утюгом на 3-ке. После все это дело вымачивается в воде и аккуратно очищается от бумаги.

Следующий этап – вытравливание платы в растворе хлорного железа. Во время травления желательно поддерживать температуру раствора не ниже 40 C, поэтому банку с раствором погружаем в горячую воду:

После завершения процесса травления необходимо удалить тонер ацетоном.

Остается теперь только просверлить отверстия. После завершения процесса изготовления платы можно приступать к пайке элементов USBasp программатора, начиная с перемычек.

Готовые к печати (в формате PDF) рисунок печатной платы находится в конце статьи. Вы также можете найти несколько вариантов на официальном сайте проекта.

Первый запуск USBasp программатора

Обратите внимание, что распределение пинов в разъеме оригинального программатора (USBasp) находится справа, в то время как в версии, описываемой в этой статье – слева:

Распределение, показанное на рисунке справа, соответствует тем, которые применяет компания Atmel в своих оригинальных программаторах. Такое распределение уменьшает риск возникновения помех во время программирования в случае применения длинных проводов от программатора к контроллеру, так как каждая сигнальная линия экранирована массой, кроме MOSI.

На время программирования включите режим SELF путем переключения DIP переключателя № 3 в положение ON. Благодаря этому появляется возможность запрограммировать Atmega8. После завершения программирования, положение переключателя (3) должна быть переведено в состоянии OFF.

Последнюю версию прошивки можно скачать с официального сайта. Рекомендуем версию для Atmega8, которая находится в архиве: usbasp.2011-05-28.tar.gz.

Обратите внимание, чтобы перед программированием Atmega8 необходимо выставить фьюзы которые имеют следующие значения:

В случае успешного программирования, подключаем программатор к USB разъему компьютера, при этом должен загореться красный светодиод, а компьютер должен оповестить об обнаружении нового оборудования.

Установка драйверов USBasp программатора

Способ установки драйверов программатора описан в отдельных статьях, там же имеются и сами драйвера. Ниже приведены прямые ссылки на эти статьи:

Установка драйверов для программатора USBasp под Windows XP
Установка драйверов для программатора USBasp Windows 7 x64/x86

Программы для работы программатора USBasp

Самой популярной программой, поддерживающей программатор USBasp, это консольная программа AVRdude. Так же существует множество производных программ, использование которых намного удобнее. Они представлены в статье Сравнение программ для поддержки программатора USBasp.

Мы решили назвать этот программатор "Янус".

Почему так? Потому что в римской мифологии Янус - это двуликий бог дверей, входов и выходов, а также начала и конца. Какая связь? Почему наш программатор ChipStar-Janus двуликий?

C одной стороны, этот программатор - простой. Распространяется как бесплатный проект, его можно легко изготовить самому.
C другой стороны, он разработан фирмой, длительное время профессионально занимающейся разработкой и производством различной радиоэлектронной аппаратуры, в том числе программаторами.

C одной стороны, этот программатор - простой, с первого взгляда имеет не сильно впечатляющие характеристики.
C другой стороны, работает совместно с профессиональной программой (кстати, точно такой же, как и остальные профессиональные программаторы ChipStar).

C одной стороны, мы предлагаем этот программатор для свободной бесплатной сборки.
C одной стороны, мы его продаем и в готовом виде, как обычный бюджетный продукт.

C одной стороны, на самодельный программатор не распространяется гарантия (что естественно).
C одной стороны, если вы его смогли собрать, то и отремонтировать сможете, да и программатор настолько простой, что ломаться, собственно, нечему.

C одной стороны, это простой внутрисхемный программатор.
C одной стороны, через простые адаптеры расширения он поддерживает программирование NANDFLASH и других микросхем уже "в панельке".

Таким образом, программатор ChipStar-Janus для многих специалистов может стать настоящим выходом в ситуации, когда разных простых или любительских программаторов уже недостаточно, а более сложный программатор кажется избыточным или на него не хватает выделенного бюджета.

Что нас побудило разработать этот программатор.

Есть великое множество простых специализированных программаторов, пригодных для самостоятельного изготовления.

Есть множество дешевых китайских программаторов в уже готовом виде.

Есть немало любительских разработок, часто по качеству превосходящих последние.

Казалось бы, в чем смысл очередной поделки?

Мы длительное время занимаемся разработкой производством и поддержкой универсальных программаторов, в основном специального назначения. У нас богатый опыт работы с самыми разными микросхемами. Часто к нам обращаются люди уже собравшие, а часто и купившие, какой-нибудь из выше названных "изделий". Нашим специалистам часто без смеха/слез/ужаса (нужное подчеркнуть) невозможно смотреть на схемные решения, качество сборки и, особенно, на программное обеспечение этих приборов. Ладно когда программатор стоит "три копейки", купил, что-то работает, что-то не работает, зато деньги не большие. Но часто соотношение цена/возможности таких приборов у нас вызывают, мягко говоря, удивление. Хочется воскликнуть: это столько не стоит!

Кроме всего выше названного есть особая категория программаторов, пригодных для самостоятельного изготовления - это программаторы (точнее, схемы программаторов и программное обеспечение), разработанные специалистами фирм производящих микросхемы (в основном микроконтроллеры). Такие программаторы спроектированы вполне профессионально, в их схемотехнике нет "ляпов". Они поддерживают все заявленные микросхемы. Но есть два "маленьких" недостатка: перечень программируемых микросхем весьма ограничен (что вполне понятно) и программное обеспечение весьма спартанское - никаких лишних функций, как правило - только стереть, записать, верифицировать. Часто даже функции чтения микросхемы нет.

Нам стало обидно, что наш многолетний опыт полноценно используется только в такой узкой области, как программаторы специального назначения, поэтому мы решили поделиться своими знаниями с широкой публикой.

Итак, программатор ChipStar-Janus в начальной конфигурации - это внутрисхемный программатор. В таком режиме он поддерживает микроконтроллеры PIC и AVR фирмы Microchip, некоторые микроконтроллеры архитектуры MCS51, микроконтроллеры фирмы STMicroelectronics и еще ряд других, а также микросхемы последовательной памяти с интерфейсом I2C (в основном серия 24). К разъему расширения программатора можно подключить простейшие адаптеры и начать программировать микросхемы памяти "в панельке".

Сейчас реализовано программирование "в панельке":

микросхемы последовательной памяти (Serial EPROM) с интерфейсом I2C (серия 24xx);
микросхемы последовательной флэш памяти (Serial FLASH) с интерфейсом SPI (SPI Flash);
микросхемы последовательной памяти (Serial EPROM) с интерфейсом MW (серия 93xx);
микросхемы NAND FLASH;

Программатор и программное обеспечение поддерживает технологию самостоятельного добавления микросхем в три клика. Пока реализовано добавление микросхем NAND и I2C. В самое ближайшее время планируется реализовать эту технологию для микросхем MW (серия 93xx) и AVR. Таким образом, вы получаете не просто программатор, а мощный инструмент для самостоятельной работы.

Три способа получить программатор ChipStar-Janus

1-й способ:
Собрать программатор самому полностью

Способ подходит тем, у кого есть время, опыт и желание, но ограничены финансовые возможности. Или просто интересно.

2-й способ:
Собрать программатор самому, купив готовую печатную плату и прошитый микроконтроллер

Способ аналогичен предыдущему, только вы избавите себя от самых трудноосуществимых операций: изготовления печатных плат и прошивки микроконтроллера без программатора.

Как видите, этот путь значительно короче. Готовая плата выпускается только в варианте для компонентов поверхностного монтажа, как на фотографии готового программатора. Если вы выбрали этот способ, пройдите по ссылке и закажите комплект для сборки программатора ChipStar-Janus.

3-й способ:
Купить готовый программатор

Проще всего купить готовый программатор. Этот случай ничем не отличается от покупки любого другого нашего программатора.

Что мы еще планируем сделать для развития программатора ChipStar-Janus

1. Расширить возможности самостоятельного добавления микросхем, добавив:

Микросхемы памяти c протоколом MWсерии 93xx.
Микросхемы памяти c SPI интерфейсом.
Микросхемы памяти DataFlash.
Микроконтроллеры AVR семейств Mega и Tiny.

2. Выпустить дополнительные модули для превращения программатора в измерительную лабораторию:

Что еще имеет смысл купить или сделать своими руками для программатора ChipStar-Janus

для программирования микросхем NAND. для программирования микросхем последовательной памяти с интерфейсами I2C и SPI. для программирования микросхем последовательной памяти с интерфейсом MW (93 серия).

Часто спрашивают

ChipStar-Janus это готовый программатор, а ChipStar-Janus/KIT это набор основных деталей для сборки программатора ChipStar-Janus.

Посмотреть и отредактировать можно программой CAM350.
CAM350® является стандартом де-факто для проверки, оптимизации и генерации данных для эффективного управления изготовлением печатных плат.

Правильно собранный программатор ChipStar-Janus сразу будет правильно работать. Ищите ошибку монтажа или неисправный компонент. Проверить функционирование программатора можно с помощью программы JanusCheker.
Всегда используйте программное обеспечение и документацию самой последней версии!

В документации на программатор ChipStar-Janus разъем Х2: сигнал D0 - вывод 17, D1 вывод 18. А в документации на адаптер для NAND (разъем Х1) - D0 вывод 6, D1 вывод 7. Нет ли в этом ошибки?

Ошибки нет. Все так и должно быть.

На принципиальной и монтажной схеме программатора ChipStar-Janus диод VD6 подключен в одном направлении, а на рисунке, на самой печатной плате - в противоположном. Чему верить?

Правильное включение диода VD6 показано в документации. Рисунок диода VD6 на печатной плате первой версии нанесен неверно. Включение программатора с неправильно запаянным диодом не приведет к выходу его из строя.

Никаких. Микроконтроллер нужно правильно прошить высоковольтным алгоритмом записи в соответствии со спецификацией Microchip.

Нужно ли при прошивке контроллера PIC18F25K50 для программатора ChipStar-Janus как-то особо выставлять fuses?

Все необходимые fuses интегрированы внутрь прошивки (файл .hex) в соответствии со спецификацией Microchip. Программатор ОБЯЗАН правильно читать фусес из файла прошивки.
Если программа используемого программатора не умеет прочитать фусес из файла, то их нужно выставить вручную как показано здесь: "Биты конфигурации (фусес) для прошивки микроконтроллера программатора ChipStar-Janus/KIT"

Могу ли я перепрошить микроконтроллер PIC18F25K50 не выпаивая его из платы программатора ChipStar-Janus?

Да. Только придется отпаять VD6 (он препятствует подаче высокого напряжения программирования 12V на вывод MCLR процессора). Соединение с программатором необходимо произвести в соответствии со схемой для внутрисхемного программирования и инструкцией используемого программатора.

Нет. Нужно использовать PIC18F25K50.

Как зарегистрироваться у вас на сайте, чтобы скачать прошивку для программатора Chipstar-Janus? Программатор собирал сам, а при регистрации запрашивается серийный номер и дата выпуска.

На странице с описанием программатора Chipstar-Janus об этом написано: зарегистрироваться нужно обязательно как новый пользователь по этой ссылке!

Как зарегистрироваться у вас на сайте, чтобы скачать прошивку для программатора Chipstar-Janus? Программатор собирал сам, а при регистрацииции просят серийный номер и дату.

Читайте также: