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AVR芯片的ISP全攻略

已有 820 次阅读2011-1-6 13:50 |个人分类:单片机| 关键词:

AVR芯片的ISP全攻略
并行编程,最早的编程方法,功能最强大,但需要连接较多的引脚,通常需要12V~24V的高压,以示区别,下面称为 高压并行编程。
ISP(In System Programmability)  在系统编程,简称为 串行下载
IAP(In Application Programing)  在应用编程,BootLoader也是类似的意思
1 ISP虽然利用了SPI接口(例外:M64/M128为UASRT0接口,Tiny13等没有SPI接口)的引脚,但只在复位时起作用,而且下载完成后合格的下载器会自动断开端口的连接,对正常工作时没有影响的( 在产品应用中,下载器一定是不会一直粘在上面的)。
2 虽然高压并行下载能修复任何熔丝位,但对于贴片封装来说是很不现实的,所以ISP接口是最常用的下载方式了
3 虽然IAP是一种新的升级方法,但IAP程序本身也是要先用高压并行下载或ISP来烧进芯片里面才行
4 Tiny13等少管脚AVR芯片因为管脚实在太少了,有ISP,但没有[高压并行编程]而特制了[高压串行编程] 所以,产品上一般都留有ISP接口插座,或更省位置的----留6个焊盘就行了
ISP的工作前提
    1 芯片没有物理损坏
    2 芯片的SPIEN熔丝位=0    使能ISP功能
    3 芯片的RSTDISBL熔丝位=1 RESET引脚有效 (假如芯片有这个熔丝位)
    4 线路正常---------接错线? 短路?
    5 下载器正常-------特别要考虑 连线的接触不良问题
    6 电源

  运行时钟      ISP时钟(必须低于运行时钟的1/4)
  4096Hz        <1024Hz      //很变态的用法,外接32.768KHz晶体+CKDIV8 ,不过AVRISP还是提供了603Hz这个速度了
                           //另一简易解决办法是 下载时在32.768KHz晶体并联一个1MHz晶体,双龙的下载线就配有一个8MHz的石英晶体
   32768Hz        <8192Hz
    128KHz      < 32KHz      //内部RC128KHz
    1.0MHz      <250KHz      //默认值(包括8MHz+CKDIV8),所以AVRISP的ISP速度多为230KHz
    8.0MHz      <2000KHz
    16.0MHz      <4000KHz
运行时钟不等于震荡器的频率,因为部分AVR芯片有系统时钟预分频器,可以对震荡器进行1~256分频
CKDIV8熔丝位决定CLKPS位的初始值。
若CKDIV8未编程,CLKPS位复位为“0000”;若CKDIV8 已编程,CLKPS 位复位为“0011”,给出启动时分频因子为8
AVRISP可提供的ISP时钟 921.6KHz,230.4KHz, 57.6KHz,28.8KHz,4.0KHz, 603Hz
STK500可提供的ISP时钟 1.845MHz,460.8KHz,115.2KHz,57.6KHz,4.0KHz,1206Hz
  时钟设定      ISP方案
  内部RC        选择合适的ISP速度
  外部RC        接上合适的电阻和电容,选择合适的ISP速度。------补救: 外部时钟源接到XTAL1
                       外部RC 根本就没有什么意义,频率精度/稳定度不高,成本也没有降低,所以新的AVR芯片已经没有这个选项了。
   各位要注意的是错误设定后补救方法
  外部晶体      接上合适的晶体,选择合适的ISP速度。      ------补救: 外部时钟源接到XTAL1
  外部时钟      接上合适的时钟源,选择合适的ISP速度。    ------补救: 外部时钟源接到XTAL1
外部时钟源可以是 外部(4MHz)有源晶体输出,其他MCU的XTAL2脚,各种方波振荡电路(NE555)输出等
大部分AVR芯片的ISP端口是  SCK,MOSI,MISO,RESET
而M64/M128的ISP端口是    SCK, PDI, PDO,RESET
    而且M64/M128出厂默认兼容M103----熔丝位M103C=0,很多新特性不能使用,程序也可能不能正常运行
    ----因为C编译器通常默认自动把SP指向SRAM的末端,M103=0x0FFFH, M64/M128=0x10FFH,必然出错!
AVR的所有熔丝位均是:
  1 未编程,多为不起作用的意思。
  0  编程,多为  起作用的意思。
  基于可编程工艺的都是这样:
  PROM/EEPROM/FLASH都是出厂时和擦除后变为全1(0xFF)的,要编程才能变成0。
  反过来就是了,跟CE/OE/INT都是[低电平有效]一样,都是很常见。
  在ISP模式下永远不能访问(修改)SPIEN位,这是AVR芯片的硬件保护
  有独立RESET脚的M16/M32/M64/M128等,在ISP模式下根本就就不会令ISP无效,无论如何修改熔丝位,都能恢复正常。
  M8/M48/M88/M168/Tiny系列有RSTDISBL熔丝位可以令导致RESET失效而令ISP无法工作外,其他情况都能恢复正常。
  一般来说,只要满足ISP的工作前提,再把XTAL1接到一个4MHz有源晶体的输出,基本是万试万灵的。
 不要忘记,并行高压编程的时钟信号也是从XTAL1导入方波信号的。
 如果有源晶振的方法不行(除了ISPEN=0,RSTDISBL=0情况外),恐怕高压编程也未必能奏效。
  JTAG的影响(M16,M32,M128等):
  JTAG能访问 SPIEN 和 JTAGEN,要是不小心同时改成SPIEN=1,JTAGEN=1,将会导致MCU锁死,需要高压并行编程才能恢复。
  DebugWIRE的影响(M48,M88,M168,T2313等,数据手册里面的资料不是很详细)
  由于DebugWIRE使用RESET脚来通讯,所以跟ISP有所冲突
  可以通过ISP或并行高压编程来使能DebugWIRE功能[即DWEN=0],使能DebugWIRE功能后,ISP功能失效。
  可以通过DebugWIRE来关闭DebugWIRE功能[即DWEN=1],关闭DebugWIRE功能后,如果RSTDISBL=1,SPIEN=0,ISP功能有效。
  比较特殊的是 DebugWIRE调试中,断点的使用会降低Flash 数据记忆时间 DebugWIRE调试用的器件不能发给最终客户。
  JTAG MKII同时具备JTAG/DeubgWIRE/ISP三种功能,可以轻松实现DebugWIRE/ISP的切换。
    (软件需要升级到1.09版以后 即对应AVRstudio 4.12以后版本)
  设计使用debugWIRE 的系统时,必须进行下面的检查:
  • dW/(RESET) 的上拉电阻不得小于10kΩ。debugWIRE 并不需要上拉电阻
  • 将 RESET 引脚与 VCC 直接连接将无法工作
  • 使用debugWIRE 时必须断开与RESET 引脚连接的电容
  • 必须断开所有的外部复位源
 

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