USB-SPI Atmel LP Flash Utility

Transkript

1 USBSPI Atmel LP Flash Utility Ein Tool Zum Programmieren verschiedener Microkontroler

2 1. Vorwort Der Miroprozessor ist heutzutage längst nicht mehr nur in PC s vertreten. Viele Geräte das alltäglichen Gebrauchs werden heutzutage von einem Microprozessor/ Microcontroler gesteuert. In Waschmaschinen, Microwellen, Wecker in allen möglichen Geräten befindet sich heutzutage ein Microcontroler. Dabei bleibt die Möglichkeit der freien Programmierung dem Anwender meistens verborgen. Das Programm ist vom Hersteller fest vorgegeben. Eine spätere Änderung ist nicht vorgesehen. Mit Diesem Paket (Microcontroler + Programmiertool) möchte ich zeigen, das so ein Microcontroler wie er zum Beispiel in einer Microwelle eingebaut ist sehr wohl frei programmierbar ist. Ein und derselbe Baustein kann mit unterschiedlicher Software ein mal ein Kapazitätsmessgerät darstellen und ein anderes mal ein Frequenzzähler. Mit Hilfe des Vorliegenden Paketes werden sie den Microcontroler und seine Möglichkeiten der Programmierung kennen lernen. 2. Inhaltsverzeichnis 1. Vorwort Inhaltsverzeichnis Installation Die Installation mit dem Setupprogramm Die Installation von Hand Verknüpfung auf dem Desktop Im Startmenü Das Hauptfenster Buttons detect Load file Flash Read flash Save file Select Device Datenbereich Meldungsbereich FileMenü File / read File / write File / quit SettingsMenü SignaturesMenü read atmel Signature read user Signature write user Signature Fuses and lock bits read lock bits read user fuses reset Fuse clr Reset fuse set Reset fuse... 7 Seite 2

3 6.4. Oscillator crystal ext. XTAL int. RC flash read flash Erase flash write flash InstruktionsMenü Instruktions / Options Instruktions / test USBDevice HilfeMenü Inhalt Info Datenformate Daten im Datenbereich Das IntelHexFormat (1) Binärformat Die verschiedenen Devices LP LP LP LP LP LP LP LP Quellenverzeichnis Installation Es wurde ein kleines Installationsprogramm mitgeliefert. Mit diesem Programm geht die Installation fast von selbst. Lesen Sie im Kapitel 3.1 nach, was es hier zu beachten gibt. Die Installation ist jedoch so einfach, dass auch eine Installation von Hand durchgeführt werden kann. In Kapitel 3.2 ist die genaue Vorgehensweise beschrieben Die Installation mit dem Setupprogramm Starten Sie einfach das Programm Setup.exe 3.2. Die Installation von Hand Zunächst muss ein Verzeichnis erstellt werden, in dem das Programm abgelegt werden kann. Als Vorschlag sei hier genannt: C:\Programme\USB_Device. In diesem Verzeichnis müssen die entpackten Dateien prog.exe, ftd2xx.dll und prog.pdf hineinkopiert werden. Dann müssen 2 Verknüpfungen erstellt werden. Ob diese Verknüpfungen auf dem Desktop oder im Startmenü erstellt werden bleibt letztlich ihnen überlassen Verknüpfung auf dem Desktop Klicken Sie mit der rechten Maustaste irgendwo in einem freien Bereich auf dem Desktop. Es erscheint ein Menü. Hier wählen sie den Menüpunkt Neu / Verknüpfung. Es öffnet sich das Seite 3

4 Dialogfenster Verknüpfung erstellen. Hier geben sie im Editfeld C:\Programme\USB_Device\prog.exe ein. Dann klicken sie auf Weiter. Wählen sie als Name für die Verknüpfung: Flash Utility und drücken sie auf Fertig stellen Im Startmenü Klicken sie mit der rechten Maustaste auf das Startmenü. In dem folgenden Menü Klicken sie auf Öffnen. Es erscheint das Dialogfenster Startmenü. Gehen sie hier durch die Baumstruktur an die Stelle, wo sie das Programm hin haben möchten. Wählen Sie dann im Menü Datei / Neu / Verknüpfung Hier geben sie im Editfeld C:\Programme\USB_Device\prog.exe ein. Dann klicken sie auf Weiter. Wählen sie als Name für die Verknüpfung: Flash Utility und drücken sie auf Fertig stellen. 4. Das Hauptfenster Das Menü wird in den Kapiteln 58 ausführlich behandelt. Unterhalb des Menüs gibt es eine Reihe von Buttons für die häufigsten Funktionen. Auf der linken Seite befinden sich einige Radiobuttons um ein Device auszuwählen. Der Hauptbereich des Fensters wird durch zwei große Editfelder bestimmt. Der obere dient zum Austausch und Zwischenspeicherung von Daten. Der untere ist zur Anzeige von irgendwelchen Meldungen und hat den Readownly Status und ist somit eigentlich kein Editfeld Buttons Die meisten Funktionen sind über einen Menüpunkt erreichbar. Für die wichtigsten Funktionen existiert zusätzlich auch noch ein Button. Somit können diese Funktionen schneller aufgerufen werden. Seite 4

5 detect Diese Funktion ist nur über diesen Button und nicht über einen Menüpunkt zu erreichen. Der Button [detect] dient zum Ermitteln des Device mit Hilfe dieses Tools. Wenn Sie die Bezeichnung ihres Device nicht kennen, dann drücken sie einfach diesen Button und das Programm fährt eine Prüfroutine ab. Am Ende sollte das Device erkannt sein. Der entsprechende Radiobutton ist gesetzt. Die Menüpunkte und die Buttons, die mit diesem Device möglich sind werden automatisch aktiviert Load file Hat dieselbe Funktionalität wie der Menüpunkt File / read Flash Hat dieselbe Funktionalität wie der Menüpunkt Settings / flash / write flash Read flash Hat dieselbe Funktionalität wie der Menüpunkt Settings / flash / read flash Save file Hat dieselbe Funktionalität wie der Menüpunkt File / write Select Device Unter Select Device befinden sich eine Reihe von Radiobuttons hier können Sie das Device auswählen, was Sie mit diesem Tool programmieren wollen. Wenn sie die Bezeichnung ihres Devices nicht genau kennen können Sie auch den Button [detect] anklicken. Dann ermittelt dieses Tool selber das Device und makiert den richtigen RatioButton Datenbereich Dieser Bereich dient als Zwischenspeicher zwischen den verschiedenen Befehlen. Wenn sie zum Beispiel den Button [Load File] drücken dann werden die geladenen Daten hier angezeigt. Dieser Bereich hat eine vertikale Scrollleiste falls die Datei etwas größer ist. Wenn sie dann den Button [Flash] drücken, dann werden die Daten aus diesem Bereich geholt. Dabei haben Sie die Möglichkeit Korrekturen an den Daten vorzunehmen. Das Anzeigeformat dieser Daten wird im Kapitel 9.1 ausführlich beschrieben Meldungsbereich In der Regel gibt dieses Tool seine Erfolgs und Fehlermeldungen in diesem Meldungsbereich aus. In bestimmten Fällen arbeitet dieses Tool auch mit Dialogboxen. 5. FileMenü Im FileMenü geht es um des Austausch der Daten auf den Datenbereich mit den Datenträger. Des Weiteren gibt es einen Menüpunkt um das Programm zu beenden. Die einzelnen Menüpunkte heißen: read, write und quit 5.1. File / read Bei der Auswahl dieses Menüpunktes wird die in Windows übliche Dialogbox zum Öffnen einer Datei angezeigt. Hier kann eine Datei ausgewählt werden. (Optional kann ein Laufwerksbezeichner und ein Pfad angegeben werden) In der Combobox Typ stehen eine Reihe von Dateitypen zur Auswahl. Von der Datenstruktur gibt es aber nur zwei Typen. Beim Dateityp.HEX wird die Datei als eine Datei im speziellen IntelHexformat interpretiert. Das Seite 5

6 Hexformat wurde bereits im Kapitel 5.2 erläutert. Alle anderen Dateitypen werden als Binärdateien interpretiert. Zum Binärformat wurde im Kapitel xxx etwas gesagt File / write Bei der Auswahl dieses Menüpunktes sollten im Arbeitsbereich gültige Daten vorhanden sein. Es wird das übliche Windowsfenster zum Speichern einer Datei angezeigt. (Optional kann ein Laufwerksbezeichner und ein Pfad angegeben werden) Wenn der Benutzer einen Dateinamen angibt, der bereits existiert kommt eine Sicherheitsabfrage File / quit Hiermit wird das Tool beendet. 6. SettingsMenü In diesem Menü geht es um das Device.Es gibt folgende Untermenüs Signatures, Fuses and lock bits, reset Fuse, Oscillator und flash SignaturesMenü Neben dem FlashSpeicher haben die Devices noch zwei SignaturesRows. Eine Signature Row ist eine zusätzliche 32Byte Zeile im Nichtflüchtigen Speicher. Die eine Signature Row ist werksmäßig fest eingestellt und kann nicht vom Anwender verändert werden. Die andere Signature Row kann der Anwender ändern. Im SignaturesMenü gbit es folgende Menüpunkte: read atmel Signature, read user Signature, write user Signature read atmel Signature Es wird die Werksmäßig fest eingestellte Signatur gelesen und im Arbeitsbereich angezeigt. Diese Signatur hat immer eine Länge von 32 Byte read user Signature Es wird die UserSignatur gelesen und im Arbeitsbereich angezeigt. Diese Signatur hat immer eine Länge von 32 Byte. Im Gegensatz zur AtmelSignatur kann diese Signatur mit Hilfe dieses Tools verändert werden write user Signature Es wird eine neue UserSignatur in das Device geschrieben. Vor der Auswahl dies Menüpunktes sollte sichergestellt sein, dass sich die neue Signatur im Datenbereich befindet Fuses and lock bits Dieses Menü hat die folgenden Menüpunkte: read lock bits, read user fuses read lock bits Es warden die lock bits gelesen und im Meldungsbereich angezeigt. Diese Funktion wird nicht von jedem Device unterstützt read user fuses Die 32 Byte Row, welche die user fuses darstellt wird vom Device gelesen und am Bildschirm dargestellt. Diese Funktion wird nicht von jedem Device unterstützt reset Fuse Dieses Menü hat die folgenden Menüpunkte: clr Reset fuse und set Reset fuse Seite 6

7 clr Reset fuse Bei den User Fuses wird das Byte 4 auf den Wert 00 hex gesetzt. Diese Funktion wird nicht von jedem Device unterstützt set Reset fuse Bei den User Fuses wird das Byte 4 auf den Wert FF hex gesetzt. Diese Funktion wird nicht von jedem Device unterstützt Oscillator In diesem Menü gibt es folgende Menüpunkte: crystal, ext. XTAL1, int. RC crystal Bei den User Fuses werden die Bytes 0 und 1 auf den Wert 00 hex gesetzt. Diese Funktion wird nicht von jedem Device unterstützt ext. XTAL1 Bei den User Fuses wird das Byte 0 auf den Wert FF hex gesetzt, und das Byte 1 auf den Wert 00 hex. Diese Funktion wird nicht von jedem Device unterstützt int. RC Bei den User Fuses werden die Bytes 0 und 1 auf den Wert FF hex gesetzt. Diese Funktion wird nicht von jedem Device unterstützt flash Hier geht es um den flashspeicher. Dieses Menü hat folgende Menüpunkte: read flash, Erase flash, write flash read flash Mit dieser Funktion wird der komplette Programmspeicher des Controllers ausgelesen, und im Arbeitsbereich hexadezimal dargestellt. Dort kann das Programm dann weiter verarbeitet werden. Das Programm kann entweder mit dem [write file] Button als Datei abgespeichert werden. Oder das Programm wird in Arbeitsbereich mit der Maus markiert und dann mit ContrC in die Zwischenablage kopiert. Von dort steht es dann anderen Windowsprogrammen zur Verfügung Erase flash Beim Drücken dieses Buttons wird der Programmspeicher im Device gelöscht. Diese Funktion wird automatisch vor jedem Neubeschreiben aufgerufen. Dieser Menüpunkt ist lediglich für das Löschen ohne neubeschreiben write flash Wenn dieser Button gedrückt wird sollte sich im Arbeitsbereich ein Programm für den Controller in hexadezimaler Form befinden. Dieses Programm wird in den Controller geschrieben. Das alte Programm was sich im Controller befindet wird dabei überschrieben. 7. InstruktionsMenü Das InstructionsMenü enthält folgende Menüpunkte: Options und test USBDevice Seite 7

8 7.1. Instruktions / Options Hier können Einstellungen am Tool selbst vorgenommen werden Instruktions / test USBDevice Hier geht es lediglich um den USBAdapter. Beim Drücken auf diesen Button wird der USB Adapter getestet. Es wird eine Zeichenkette von 32 Byte an den Adapter rausgeschoben. Und es wird eine Kette von 32 Byte zurück gelesen. Beim ersten mal Drücken kommen noch keine Daten zurück. Erst beim zweiten Mal drücken, kommen die geschriebenen Daten um ein Byte versetzt zurück. 8. HilfeMenü In diesem Menü gibt es die üblichen Hilfemöglichkeiten Inhalt Hier wird die Hauptübersicht über die gesamte Hilfe geöffnet Info Hier wird ein Fenster geöffnet mit ein paar Informationen zur Version und Copieright. 9. Datenformate 9.1. Daten im Datenbereich Die Daten in diesem Bereich werden sowohl in hexadezimaler Form wie auch in ASCII dargestellt. Jede Zeile in diesem Bereich hat das folgende Format. Am Zeilenanfang sind 4 hexadezimale Ziffern. Hier handelt es sich um die Adresse des ersten Bytes dieser Zeile. Als Trennzeichen folgen zwei Spaces dann folgen die Daten als 16 hexadezimale Bytes jeweils durch Spaces getrennt. Es Folgen wieder zwei Spaces als Trennzeichen. Und jetzt kommen dieselben Daten noch mal; aber diesmal als ASCIIZeichen. Hierbei ist zu bemerken, dass es sich bei den Zeichen von 00 hex 1F hex um Steuerzeichen handelt. Diese Zeichen können nicht dargestellt werden. Aus diesem Grund werden die Zeichen einfach durch einen Punkt. dargestellt. Über Tastatur können Sie die hier angezeigten Daten verändern. Dabei ist zu beachten, dass die hier beschriebene Notation strickt eingehalten wird. Wenn Sie in der Mitte bei den hexadezimalen Bytes einen Wert verändern, dann ändert sich rechts bei den ASCIIBytes der Wert automatisch mit. Sollte sich die Zeile während dieser Änderung kurz in einen ungültigen Zustand befinden so wird die Änderung bei den ASCIIDaten erst sichtbar wenn die Zeile wieder einen gültigen Zustand erreicht hat. Umgekehrt ist es ebenso. Wenn Sie von Hand an den ASCIIDaten etwas verändern, dann ändern sich die hexadezimalen Daten automatisch mit Das IntelHexFormat (1) Die Daten auf einen Datenträger können sowohl im Binärformat wie auch im IntelHex Format gespeichert werden. Das IntelHEXForamat wird zum Datenaustausch mit Programmiergeräten (EPROM Bennern) verwendet. Dateien, die in diesem Format aufgebaut sind, besitzen häufig die Endung.HEX. Die nachfolgenden Tabellen erklären die Reihenfolge und den Inhalt der Bytes in einem HEXRecord. Jeder Record enthält eine Zahl, die die Anzahl seiner Datenbytes angibt. Dann folg die gewünschte Ablageadresse des ersten Datenbytes und zuletzt eine Checksumme. Eine solche Prüfsumme erhält man, wenn von Null die Summe Seite 8

9 aller Informationsbytes abgezogen wird und das Ergebnis auf das LowByte begrenzt wird. Start und Endekennung zählen nicht zu den Informationsbytes. Eine komplette IntelHEX Datei enthält einen oder mehrere solcher Records. Die Datei endet mit einem EndofFile Record (EOF) Die Informationsbytes und die Checksumme eines IntelHEX Formates werden nicht binär übertragen sondern als ASCIIcodierte Ziffern. Start und Endekennungen als ASCIIZeichen. Die Binärzahl 0x6A wird dementsprechend als 6 =0x36 und A =0x41 übertragen. Die Checksumme wird vor dieser Zerlegung gebildet. Symbol Bytes Beschreibung Wert : 1 Startkennung eines Records =0x3A nn 2 Anzahl der Datenbytes im Record aaaa 4 Zieladresse des ersten Datenbytes im Record tt 2 Record Typ: 00 = Datenrecord 01 = EOFRecord dd N*2 Die einzelnen Datenbytes im Record cc 2 Checksumme: 0(Summe aller Informationsbytes) % 256 CR 1 Endekennung des Records =0D LF 1 Endekennung des Records =0A Aufbau eines Records Byte Nr: n Inhalt: : n n a A a a t t d d d d d d c c cr lf Aufbau eines Datenrecords (Typ 00) Ein EOFRecord entspricht in seiner Struktur einem Datenrecord ohne Daten. Start und Endekennung sind wie beim Datenrecord. Die Anzahl der Datenbytes wird mit 0 angegeben, ebenso die Startadresse. Sein Typ ist jedoch 01. Die Checksumme lautet dann 0 ( )%256 = 0xFF. Byte Nr: Inhalt: : N n a a a a t t c c cr lf Übertr. Wert: 3A D 0A Aufbau eines EOF (End of File Records) (Typ 01) 9.3. Binärformat Dateien, welche die Endung.BIN oder.obj besitzen sind in der Regel im Binärformat formatiert. Beim Binärformat werden die Daten so gespeichert wie sie sind. Was in Hexform so 24 3C 67 5B A7 75 aussieht, sieht im Binärformat so $<g[ u aus. Es macht somit keinen Sinn eine Binärdatei mit einem Texteditor zu öffnen. Wenn mit diesem Programm eine Binärdatei geöffnet wird, dann wird diese in Hexadezimaler Form im Arbeitsbereich angezeigt. Beim Programmieren eines Controllers werden aber dann die Daten wieder in Binärformat umgewandelt. 10. Die verschiedenen Devices In diesem Kapitel geht es um die einzelnen Chiptypen, die mit diesem Utility programmiert werden können. Die einzelnen Chips und die Informationen zu diesen Chips sind von der Firma Atmel. Allen Controllern sind folgende Eigenschaften gemeinsam: Seite 9

10 Vom Befehlscode ist dieser Controller zu der bekannten 8051Familie. Die Ausführungsgeschwindigkeit wurde erheblich verbessert. So brauchen 70% der Befehle nur so viele Taktzyklen wie der Befehl Bytes hat. Die I/OPorts können unabhängig voneinander in 4 verschiedenen Modi geschaltet werden. Weitere Eigenschaften sind: Betriebsspannung von 2,4 5,5 V Zwei 16BitTimer/Counter Taktfrequenz bis zu 20 MHz In den Folgenden Punkten unterscheiden sich die verschiedenen Controler LP KByte Flash 256 Byte int. RAM 32 Byte User Signatur Array 15 programmierbare Ein/Ausgänge LP KByte Flash 256 Byte int. RAM 32 Byte User Signatur Array 15 programmierbare Ein/Ausgänge LP213 2 KByte Flash 128 Byte RAM 64 Byte User Signatur Array 12 programmierbare Ein/Ausgänge LP413 4 KByte Flash 128 Byte RAM 64 Byte User Signatur Array 12 programmierbare Ein/Ausgänge LP214 2 KByte Flash 128 Byte RAM 64 Byte User Signatur Array 12 programmierbare Ein/Ausgänge Integriertes UART mit Fehlererkennung LP414 4 KByte Flash 128 Byte RAM 64 Byte User Signatur Array Seite 10

11 12 programmierbare Ein/Ausgänge Integriertes UART mit Fehlererkennung LP LP Quellenverzeichnis (1) Seite 11