Так уж сложилось, что знакомство с микроконтроллерами я начал с AVR. PIC микроконтроллеры до поры, до времени — обходил стороной. Но, все же на них тоже ведь есть уникальные, интересные для повторения, конструкции! А ведь эти микроконтроллеры тоже прошивать нужно . Эту статью пишу в основном для себя самого. Чтобы не забыть технологии, как без проблем и бессмысленных потерь времени прошить PIC микроконтроллер.

Как программировать PIC микроконтроллеры или Простой JDM программатор

Для первой схемы — долго и упорно пытался сделать PIC программатор по найденным в интернете схемам — ничего не вышло . Стыдно, но пришлось обращаться к знакомому, чтобы прошил МК. Но ведь это не дело — постоянно бегать по знакомым! Этот же знакомый и посоветовал простенькую схему, работающую от СОМ порта. Но даже и тогда, когда я ее собрал — все равно ничего не получалось . Ведь мало собрать программатор — нужно еще под него настроить программу, которой будем прошивать. А вот как раз это у меня и не получалось. Целая туча инструкций в интернете, и мало какая мне помогла…

Тогда, мне удалось прошить один микроконтроллер. Но так как прошивал в условиях жесткого дефицита времени — не догадался сохранить хотя бы ссылку на инструкцию. И ведь не нашел ее вполедствии. Поэтому повторюсь — пишу статью, чтобы иметь свою собственную инструкцию.

Итак, программатор для PIC микроконтроллеров. Простой, хотя и не 5 проводков, как для AVR микроконтроллеров, который я использую до сих пор. Вот схема:

Вот печатная плата ().

СОМ разъем припаивается штырьками прямо на контактные площадки (главное — не запутаться с нумерацией). Второй ряд штырьков соединяется с платой маленькими перемычками (очень непонятно сказал, ага). Попробую дать фотографию… хоть она и страшная (нету у меня сейчас нормального фотоаппарата ).
Самое злобное в том — что для PIC микроконтроллеров для прошивки нужны 12 вольт. А лучше не 12, а чуточку побольше. Скажем, 13. Или 13.5 (кстати, специалисты — поправьте меня в комментариях, если ошибаюсь. Пожалуйста.). 12 вольт еще можно где-то добыть. А 13 где? Я то выходил из положения просто — брал свежезаряженный литий-полимерный аккумулятор, в котором было 12.6 вольт. Ну или вообще четырехбаночный аккумулятор, с его 16 вольтами (прошил так один PIC — без проблем).

Но я опять отвлекся. Итак — инструкция по прошивке PIC микроконтроллеров. Ищем программу WinPIC800 (к сожалению простая и популярная icprog у меня не заработала,) и настраиваем ее так, как показано на скриншоте.

После этого — открываем файл прошивки, подключаем микроконтроллер и прошиваем.

Когда я начал заниматься PIC-контроллерами, то, естественно, первым делом встал вопрос о выборе программатора. Поскольку фирменные программаторы дело не дешевое, да и вообще покупать программатор мне показалось не спортивным, было принято решение собрать его самостоятельно. Облазив просторы Интернета я скачал схему и собрал JDM-программатор. Он работал очень плохо: то заливал какую-то фигню, то не заливал первые несколько байт, то вообще ни хрена не заливал.

Существенным недостатком JDM-программатора является то, что он не может контролировать линию Vdd и, как следствие, - не может реализовать правильный алгоритм подачи напряжений (сначала Vpp, потом Vdd) при программировании. Если контроллер сконфигурирован таким образом: "Internal Oscillator" , "MCLR Off", то при неправильной последовательности подачи напряжений он сначала запускается и начинает выполнять ранее зашитую в нем программу, а потом переходит в режим программирования (при этом указатель может указывать куда угодно, а не на начало памяти программ). В связи с этим: то, куда будет залита ваша программа, да и будет ли залита вообще - большой вопрос!

Намучившись с JDM-программатором, на одном из буржуйских сайтов я нашел схему программатора, в котором были исправлены эти недостатки. Этим программатором я пользуюсь по сей день и предлагаю его схему вашему вниманию:

На диодах D1...D4 и стабилитроне D6 выполнен простейший преобразователь уровней RS232->TTL. Когда на линиях DATA, CLOCK напряжение меньше 0В, то они через диоды D1, D2 подтягиваются к земле, а когда напряжение на этих линиях больше 5В, то они через диоды D3, D4 подтягиваются к питанию +5В, которое задается стабилитроном D6.

Питается этот девайс прямо от COM-порта. Стабилитроны и диоды в этой схеме вполне можно заменить отечественными: Д814Д, КС147А и т.д.

Каким образом реализуется правильный алгоритм подачи напряжений и откуда вообще берутся 13 Вольт напряжения программирования? Всё как всегда очень просто.

При инициализации порта на выходе TxD висит "-10В". При этом конденсатор С1 заряжается через стабилитрон D7 (который в данном случае оказывается включён в прямом направлении и работает в качестве диода). Т.е. напряжение на плюсовой ноге С1 относительно GND равно нулю, но относительно TxD=+10В (или сколько там у вас напряжение на выходе COM-порта).

Теперь представим, что происходит при изменении напряжения на выходе TxD с -10В до +10В. Одновременно с ростом напряжения на выводе TxD, начнёт расти и напряжение на плюсовой ноге конденсатора С1. Заряд не может слиться на землю через D7, т.к. теперь D7 включен обратно, единственный путь - утечка через PIC, но ток там мизерный. Итак, напряжение на плюсовой ноге С1 (а, следовательно и на выводе MCLR) начинает расти. В момент, когда на TxD ноль относительно земли, на конденсаторе С1 (на его плюсовой ноге, а следовательно и на MCLR) относительно земли как раз +10В. Когда на TxD +3В, - на С1 уже 3+10=13В. Вот и всё, напряжение Vpp уже подано, а на линии VDD ещё только +3В.

При дальнейшем росте напряжения на TxD, - напряжение на С1 не растёт, так как начинает работать стабилитрон D7. При росте напряжения на TxD выше +5В начинает работать стабилитрон D6.

Чтобы ограничить ток разряда конденсатора C1 через стабилитрон D7, в схему включен резистор R6, соответственно, напряжение на C1 не точно равно напряжению стабилизации, а несколько выше: UC1=Uст+IРАЗР*R6. Для подстройки напряжения программирования служит сопротивление R3. Можно поставить переменное 10КОм или подобрать постоянное, так, чтобы напряжение программирования было примерно 13 В (в устройстве, представленном на рисунке ниже R3=1,2 кОм).

Я успешно программирую этим программатором контроллеры и , однако автор утверждал, что этим программатором (в представленном мной варианте) можно программировать , и . Кроме этих, на сайте автора feng3.cool.ne.jp есть модификации программатора для других PIC-контроллеров.

Готовые девайсы:

Вариант программатора от Mixer:

Программу IC-prog 1.05D, для прошивки контроллеров, можно скачать в разделе " ". При прошивке выбрать тип программатора JDM. Включить контроль Vcc для JDM. При использовании совместно с операционными системами Windows 2000/NT/XP - выбрать интерфейс Windows API и включить галочку "Enable NT/2000/XP driver", в остальных случаях используйте интерфейс Direct I/O.

Еще одно. Господа, сохраняйте пожалуйста при прошивке калибровочные биты или потом не жалуйтесь, что на внутреннем генераторе нестабильно работает/не работает!!!

Скачать печатную плату (AutoCAD2000i) можно по ссылке. Печатная плата от Mixer (DipTrace 2.0) доступна по ссылке

Итак, мы определились и решились собрать нашу первую самоделку на микроконтроллере, осталось только понять как его запрограммировать. Поэтому нам понадобится программатор PIC, а собрать его схему можно и своими руками, рассмотрим для примера несколько простых конструкций.

Схема позволяет программировать микроконтроллеры и память EEPROM I2C.

Список поддерживаемых микроконтроллеров, при условии совместного использования с утилитой IC-PROG v1.05D:

Микроконтроллеры фирмы Microchip: PIC12C508, PIC12C508A, PIC12C509, PIC12C509A, PIC12CE518, PIC12CE519, PIC12C671, PIC12C672, PIC12CE673, PIC12CE674, PIC12F629, PIC12F675, PIC16C433, PIC16C61, PIC16C62A, PIC16C62B, PIC16C63, PIC16C63A, PIC16C64A, PIC16C65A, PIC16C65B, PIC16C66, PIC16C67, PIC16C71, PIC16C72, PIC16C72A, PIC16C73A, PIC16C73B, PIC16C74A, PIC16C74B, PIC16C76, PIC16C77, PIC16F72, PIC16F73, PIC16F74, PIC16F76, PIC16F77, PIC16C84, PIC16F83, PIC16F84, PIC16F84A, PIC16F88, PIC16C505*, PIC16C620, PIC16C620A, PIC16C621, PIC16C621A, PIC16C622, PIC16C622A, PIC16CE623, PIC16CE624, PIC16CE625, PIC16F627, PIC16F628, PIC16F628A, PIC16F630*, PIC16F648A, PIC16F676*, PIC16C710, PIC16C711, PIC16C712, PIC16C715, PIC16C716, PIC16C717, PIC16C745, PIC16C765, PIC16C770*, PIC16C771*, PIC16C773, PIC16C774, PIC16C781*, PIC16C782*, PIC16F818, PIC16F819, PIC16F870, PIC16F871, PIC16F872, PIC16F873, PIC16F873A, PIC16F874, PIC16F874A, PIC16F876, PIC16F876A, PIC16F877, PIC16F877A, PIC16C923*, PIC16C924*, PIC18F242, PIC18F248, PIC18F252, PIC18F258, PIC18F442, PIC18F448, PIC18F452, PIC18F458, PIC18F1220, PIC18F1320, PIC18F2320, PIC18F4320, PIC18F4539, PIC18F6620*, PIC18F6720*, PIC18F8620*, PIC18F8720*

Примечание: микроконтроллеры, которые отмечены звездочкой (*) необходимо подключить к программатору через ICSP разъем.

Последовательная память EEPROM I2C (IIC): X24C01, 24C01A, 24C02, 24C04, 24C08, 24C16, 24C32, 24C64, AT24C128, M24C128, AT24C256, M24C256, AT24C512.

Установите микросхему в панельку, строго соблюдая положение ключа. Подключите шнур, включите питание. Запустите программу IC-PROG. В выпадающем списке выберите ваш микроконтроллер PIC.

Если у вас нет прошивки - сделайте ее: для этого откройте стандартную программу «Блокнот» или любой другой редактор; вставьте в документ текст прошивки; сохраните под любым именем с расширение *.txt или *.hex.

Затем в утилите в IC-PROG Файл >> Открыть файл >> найти наш файл с прошивкой. Окно «Программного кода» должно заполнится разными кодами.

В окне IC-PROG нажимаем «Программировать микросхему» при этом загорается красный светодиод на схеме устройства. Программирование длится около 30 секунд. Для проверки выбираем - Сравнить микросхему с буфером.

Альтернативный вариант схемы программатора EXTRA-PIC из с готовой печатной платой в Sprint Layout вы можете открыть по зеленой ссылке выше.

Довольно большую популярность в интернете набирают схемы с использованием микроконтроллеров. Микроконтроллер – это такая специальная микросхема, которая, по сути своей, является маленьким компьютером, со своими портами ввода-вывода, памятью. Благодаря микроконтроллером можно создавать весьма функциональные схемы с минимумом пассивных компонентов, например, электронные часы, плееры, различные светодиодные эффекты, устройства автоматизации.

Для того, чтобы микросхема начала исполнять какие-либо функции, нужно её прошить, т.е. загрузить в её память код прошивки. Сделать это можно с помощью специального устройства, называемого программатором. Программатор связывает компьютер, на котором находится файл прошивки с прошиваемым микроконтроллером. Стоит упомянуть, что существуют микроконтроллеры семейства AVR, например такие, как Atmega8, Attiny13, и серии pic, например PIC12F675, PIC16F676. Pic-серия принадлежит компании Microchip, а AVR компании Atmel, поэтому способы прошивки pic и AVR отличаются. В этой статье рассмотрим процесс создания программатора Extra-pic, с помощью которого можно прошить микроконтроллер серии pic.
К достоинствам именно этого программатора можно отнести простоту его схемы, надёжность работы, универсальность, ведь поддерживает он все распространённые микроконтроллеры. На компьютере поддерживается также самыми распространёнными программами для прошивки, такими как Ic-prog, WinPic800, PonyProg, PICPgm.

Схема программатора

Она содержит в себе две микросхемы, импортную MAX232 и отечественную КР1533ЛА3, которую можно заменить на КР155ЛА3. Два транзистора, КТ502, который можно заменить на КТ345, КТ3107 или любой другой маломощный PNP транзистор. КТ3102 также можно менять, например, на BC457, КТ315. Зелёный светодиод служит индикатором наличия питания, красный загорается во время процесса прошивки микроконтроллера. Диод 1N4007 служит для защиты схемы от подачи напряжения неправильной полярности.

Материалы

Список необходимых для сборки программатора деталей:

Стабилизатор 78L05 – 2 шт.
Стабилизатор 78L12 – 1 шт.
Светодиод на 3 в. зелёный – 1 шт.
Светодиод на 3 в. красный – 1 шт.
Диод 1N4007 – 1 шт.
Диод 1N4148 – 2 шт.
Резистор 0,125 Вт 4,7 кОм – 2 шт.
Резистор 0,125 Вт 1 кОм – 6 шт.
Конденсатор 10 мкФ 16В – 4 шт.
Конденсатор 220 мкФ 25В – 1 шт.
Конденсатор 100 нФ – 3 шт.
Транзистор КТ3102 – 1 шт.
Транзистор КТ502 – 1 шт.
Микросхема MAX232 – 1 шт.
Микросхема КР1533ЛА3 – 1 шт.
Разъём питания – 1 шт
Разъём COM порта «мама» - 1 шт.
Панелька DIP40 – 1 шт.
Панелька DIP8 – 2 шт.
Панелька DIP14 – 1 шт.
Панелька DIP16 – 1 шт.
Панелька DIP18 – 1 шт.
Панелька DIP28 – 1 шт.

Кроме того, необходим паяльник и умение им пользоваться.

Изготовление печатной платы

Программатор собирается на печатной плате размерами 100х70 мм. Печатная плата выполняется методом ЛУТ, файл к статье прилагается. Отзеркаливать изображение перед печатью не нужно.

Скачать плату:

(cкачиваний: 639)

Сборка программатора

Первым делом на печатную плату впаиваются перемычки, затем резисторы, диоды. В последнюю очередь нужно впаять панельки и разъёмы питания и СОМ порта.

Т.к. на печатное плате много панелек под прошиваемые микроконтроллеры, а используются у них не все выводы, можно пойти на такую хитрость и вынуть неиспользуемые контакты из панелек. При этом меньше времени уйдёт на пайку и вставить микросхему в такую панельку будет уже куда проще.

Разъём СОМ порта (он называется DB-9) имеет два штырька, которые должны «втыкаться» в плату. Чтобы не сверлить под них лишние отверстия на плате, можно открутить два винтика под бокам разъёма, при этом штырьки отпадут, как и металлическая окантовка разъёма.

После впайки всех деталей плату нужно отмыть от флюса, прозвонить соседние контакты, нет ли замыканий. Убедиться в том, что в панельках нет микросхем (вынуть нужно в том числе и МАХ232, и КР1533ЛА3), подключить питание. Проверить, присутствует ли напряжение 5 вольт на выходах стабилизаторов. Если всё хорошо, можно устанавливать микросхемы МАХ232 и КР1533ЛА3, программатор готов к работе. Напряжение питания схемы 15-24 вольта.

Плата программатора содержит 4 панельки для микроконтроллеров и одну для прошивки микросхем памяти. Перед установкой на плату прошиваемого микроконтроллера нужно посмотреть, совпадает ли его распиновка с распиновкой на плате программатора. Программатор можно подключать к СОМ-порту компьютера напрямую, либо же через удлинительный кабель. Успешной сборки!

За основу предлагаемого программатора взята публикация из журнала «Радио» №2, 2004г, «Программирование современных PIC16, PIC12 на PonyProg». Это мой первый программатор, который я использовал для прошивки PIC микросхем дома. Программатор представляет собой упрощенный вариант JDM программатора, оригинальная схема имеет преобразователь RS-232 на TTL в виде микросхемы MAX232, она более универсальна, но ее «на коленке» уже не соберешь. Данная схема не имеет вообще ни одного активного компонента, не содержит дефицитных деталей и очень проста, может быть собрана без применения печатной платы.

Рис. 1: Принципиальная схема программатора.

Описание работы схемы
Схема программатора представлена на рис. 1. Резисторы по цепям CLK (тактирование), DATA (информационный), Upp (напряжение программирования) служат для ограничения протекающего тока. PIC контроллеры защищены от пробоя встроенными стабилитронами, поэтому получается некоторая совместимость TTL и RS-232 логики. В представленной схеме присутствуют диоды VD1, VD2, которые «отбирают» плюсовое напряжение от COM порта относительно 5 контакта и передают его на питание контроллера, благодаря чему в некоторых случаях удается избавиться от дополнительного источника питания.

Налаживание
На практике не всегда случается, что данный программатор заработает без налаживания, с 1-го раза, т.к. работа данной схемы сильно зависит от параметров COM порта. Однако у меня, на двух материнских платах Gigabyte 8IPE1000 и WinFast под XP все заработало сразу. Если Вам лень разбираться с неработающей, более сложной схемой программатора, то стоит попробовать собрать эту. Вот некоторые вещи, которые могут повлиять:

Чем новее мат. плата, тем разработчики уделяют этим портам меньше внимания, потому что эти порты давно стали морально устаревшими. Избавиться от этого можно, купив переходник USB-COM, правда опять же купленное устройство может не подойти. Нужные параметры таковы: изменяемое напряжение должно меняться не менее -10В до +10В (лог. 0 и 1) относительно 5-го контакта разъема. Отдааваемый ток должен быть хотя бы таким, чтобы при подключеннии резистора 2,7 кОм между 5-м контактом и исследуемым контактом напряжение не падало ниже 10В (сам таких плат не встречал). Также порт должен правильно определять напряжения, поступающие от контроллера, при уровне напряжения близкого к 0В, но не больше 2В определяется нуль, и соответственно при выше 2В определяется единица.

Также проблемы могут возникнуть из за программного обеспечения.
Особенно это касается ОС LINUX, т.к. из за наличия эмуляторов типа wine, VirtualBox порты могут работать неправильно, а возможностей от них требуется много. Этих проблем я коснусь подробнее в другой статье.

Зная эти особенности, приступим к налаживанию.
Для этого очень желательно иметь программу ICProg 1.05D.
В меню программы нужно во первых выбрать в настройках соотв. порт (COM1. COM2), выбрать JDM программатор. Затем открыть окно «Hardware Check», в меню «Settings». В этом меню нужно по очереди ставить галочки и вольтметром измерять напряжение на контактах подключенного разъема. Если параметры напряжения не соответствуют норме, то к сожалению, это может быть причиной неработоспособности, тогда придется собирать схему с преобразователем RS-232 TTL. Отметив все галочки, нужно убедиться, что на стабилитроне образуется напряжение питания около 5В. Если напряжения в норме и отсутствуют ошибки монтажа, то все должно сработать. Ставим контроллер в панельку, открываем прошивку, программируем. Галочки типа «Invert data out» включать не надо (все сняты). Также не нужно забывать, что некоторые партии контроллеров могут иметь не совсем стандартные параметры, и их прошить не получается, в таких случаях с данным программатором можно попробовать только снизить напряжение питания с 5В до 3-4В, подключив соотв. стабилитрон, посмотреть контроллер на предмет ошибочного включения режима LVP (низковольтное программирование), как предотвратить, можно прочитать в Интернете для конкретного типа контроллера. Повысить напряжение программирования проблеммного контроллера можно, наверное, только усложнив схему введением усилительного каскада с общим эмиттером, запитанного от дополнительного источника питания.

Теперь подробнее о проблеме с питанием устройства. Программатор тестировался с программами ICProg и консольным picprog под Linux, должен работать с любым, который поддерживает JDM, если подключить дополнительный источник питания (он подключается через резистор 1кОм к стабилитрону, диоды с резисторами в этом случае можно вообще исключить). Дело в том, что алгоритмы управления программаторов у отдельного софта разные, программа ICProg, является самой неприхотливой. Замечено, что в ОС Windows эта программа на неиспользуемом контакте 2 поднимала нужное напряжение питания, эта же программа под эмулятором в Linux на другой мат. плате уже не смогла этого сделать, однако выход был найден, отбирая питание из напряжения программирования. В общем, с ICProg, думаю, можно применять этот программатор без дополнительного питания. С другим софтом это гарантировать врядли получится, например, «родной» из репозиториев Ubuntu picprog без питания просто не определяет программатор, выдавая сообщение «JDM hardware not found». Вероятно, он либо принимает какие-то данные, не подавая напряжение программирования, либо делает это слишком быстро, таким образом что фильтрующий конденсатор еще не успевает зарядиться.