JEDNA REALIZACIJA PROGRAMATORA MIKROKONTROLERA PIC I ATMEL Dejan Barać, Đorđe Aleksić, Ei Informatika Niš

Zoran Prijić, Elektronski fakultet Niš

Sadržaj – Rad predstavlja realizaciju kompaktnog progra-matora mikrokontrolera PIC i ATMEL koji funkcioniše u sprezi sa PC računarom. Programiranje mikrokontrolera se obavlja preko serijske komunikacije, a napajanje uređaja se obezbeđuje preko USB priključka, što pojednostavljuje reali-zaciju u odnosu na postojeća rešenja. Pored mikrokontrolera, moguće je i programiranje EEPROM memorija. Programa-tor je pre svega namenjen terenskom radu, u sprezi sa preno-snim računarom.

1. UVOD

Mikrokontroleri se danas mogu naći u gotovo svim ure-đajima profesionalne i potrošačke elektronike. Ovi uređaji svoje funkcije obavljaju zahvaljujući ugrađenom softveru koji mikrokontroler izvršava. Promena i poboljšanje funkcija samog uređaja se danas često ostvaruju unapređenjem ovog softvera. To znači da se uređaj može servisirati ili unaprediti na mestu njegove eksploatacije, bez povlačenja u pogone proizvođača, čime se značajno smanjuju troškovi i produžava eksploatacioni vek.

Neki od proizvoda profesionalne elektronike u sebi sadr-že dva ili više mikrokontrolera od kojih je svaki zadužen za obavljanje specifičnih funkcija. Jedan od primera su registar kase sa fiskalnom memorijom. Ovi uređaji takođe komunici-raju sa različitim periferijama, kao što su bar-kod čitači, elek-tronske vage i terminali za platne kartice, koji se takođe zas-nivaju na mikrokontrolerima. Posebno se mogu izdvojiti terminali za daljinsko očitavanje fiskalne memorije korišće-njem GPRS komunikacije. Ugrađeni sofver u uređajima koji međusobno komuniciraju mora biti usaglašen. Bez obzira na modularni pristup projektovanju ugrađenog softvera, praksa pokazuje da je potreba za njegovim istovremenim unapređe-njem u više povezanih uređaja česta, što za sobom povlači potrebu za reprogramiranjem više tipova mikrokontrolera.

Ovaj rad predstavlja realizaciju kompaktnog programato-ra većeg broja modela PIC mikrokontrolera proizvođača Microchip [1] i ATMEL [2], kao i određenih tipova EEP-ROM memorija. Programatori mikrokontrolera PIC i AT-MEL komercijalno su dostupni na tržištu u različitim varijan-tama (videti npr. [3]-[6]), koje mahom predstavljaju diskretne realizacije. Neki od njih su ograničeni u pogledu vrsta mikro-kontrolera koje mogu programirati bez posebnih dodataka, a neki zbog toga što im je za rad potrebno spoljašnje napajanje. Ovde predstavljeni programator je proizveden iz praktičnih razloga, zbog potreba servisa da svoje aktivnosti na terenu obavljaju pomoću univerzalne i kompaktne opreme za sve tipove kasa i terminala koje u svom proizvodnom programu ima preduzeće „Ei Informatika“, a koji se trenutno nalaze u eksploataciji na celoj teritoriji zemlje.

2. OPIS PROJEKTA

Električna šema programatora prikazana je na Sl. 1. Pro-gramator je realizovan u SMD tehnologiji, izuzimajući prigu-šnicu L1, na štampanoj ploči dimenzija 100×80 mm. Progra-

mator se sa PC računarom povezuje preko RS-232 interfejsa sa standardnim DB9 priključkom. U slučaju da prenosni računar nema serijski priključak moguće je koristiti i USB priključak preko odgovarajućeg, komercijalno lako dostup-nog, konvertora. Napajanje programatora obezbeđuje se pre-ko USB priključka sa konstantnih 5V.

Napon VPP potreban za programiranje mikrokontrolera, koji se dovodi na MCLR pin PIC-a, dobija se korišćenjem integrisanog kola MC34063 u konfiguraciji tzv. „step-up“ konvertora [7], [8] koji na izlazu daje 13V. Treba napomenuti da neka od komercijalnih rešenja [5] u ovu svrhu koriste spoljašnji izvor napajanja od 15V i odgovarajuću kon-figuraciju otpornika i Zener diode. Međutim, napon na Zener diodi može da varira u granicama 12,4-13,6V, dok je na izla-zu DC/DC konvertora MC34063 napon u granicama 12,75-13,25V, čime je ostvarena povećana stabilnost MCLR signala i on sveden na nivo preporučen od strane proizvođača mikro-kontrolera. Pored toga, napon VDD od 5V potreban za napa-janje mikrokontrolera se u diskretnim realizacijama dobija sa serijskog priključka uz korišćenje zaštitnih dioda i naponskog regulatora (npr. LM2936), dok se u ovom slučaju on dobija direktno sa USB priključka, čime se kolo pojednostavljuje.

Pojedini tipovi PIC mikrokontrolera zahtevaju da se MCLR signal pojavi pre napona VDD, dok je kod drugih tipova taj zahtev suprotan. Neka od komercijalnih rešenja [5], [6] mogu ispuniti samo jedan od ta dva zahteva, dok se u ovoj realizaciji ispunjenje oba zahteva ostvaruje pomoću odgova-rajuće pozicije mikroprekidača S1.

Dodatno pojednostavljenje kola u odnosu na diskretne realizacije postignuto je upotrebom digitalnih tranzistora BCR158 [9] i BCR133 [10], čime je izbegnuta upotreba četiri otpornika potrebna za polarizaciju ulaznih tranzistora.

3. PRIMENA

Za upotrebu programatora su, pored osnovne ploče, pot-rebni i adapteri za različite tipove mikrokontrolera, u zavis-nosti od kućišta i rasporeda signala na pinovima. Programator se sa adapterima povezuje pomoću unificiranog 10-pinskog ravnog kabla, a moguće je i programiranje mikrokontrolera direktno na ploči ciljnog uređaja, ukoliko je takva mogućnost konstrukcijom uređaja predviđena i tada se koristi odgovara-jući kabl sa JTAG konektorom. Opisani dizajn omogućava potpunu kompatibilnost sa IC-Prog [5] i PonyProg [6], veoma često korišćenim aplikativnim softverima.

Podržani su sledeći mikrokontroleri: Microchip PIC 1 i PIC 2 serije; Atmel 8051 serije (AT89s8252, AT89s53); Atmel AVR serije (AT90sX, ATtinyX, ATmegaX)

Programator je do sada uspešno testiran i eksploatisan na mikrokontrolerima: PIC12F509, PIC12F675, PIC16F629, PIC16F84, AT89s8282, AT90s1200 i AT90s2313.

Pomoću ovog programatora programirani su i EEPROM memorijski čipovi SDE2506, NVM3060, 24AA01p i 24cxx.

Zbornik radova 50. Konferencije za ETRAN, Beograd, 6-8. juna 2006, tom IV Proc. 50th ETRAN Conference, Belgrade, June 6-8, 2006, Vol. IV

117

1234

U SB

C ON 4

F1

0.4 A

L1330 uH

D 5

1N 581 7

C 8

100 nF POWER

R 5

22 0

C 2

47 0 pF

R 4

0.9 1

R 9

36 0

R 11

56 K

R 10

3.6 K

R 2

36 0

RST

GND

R 1

10 K

162738495

D B 9FR 7

4.3 K

R 9

4.3 K

R 8

4.3 K

GND

R 12

5.6 K

C 8

47 n F

Q 1F ZT 54 9

Q 4

B C84 7b

R 3

1.8 K

D 6

B ZX 9 V 1

MISO

RST89

CLK

MOSI

D 7

B ZX 5 V 1

D 8

B ZX 5 V 1

D 9

B ZX 5 V 1

R 14

2.2 K

D 2

L E D

Y14M Hz

XTAL1

XTAL2

C 6

27 p F

C 7

27 p F

1 % 1%

1% Gnd

4

Ct

3

SwE

2

SwC

1

CIn

v5

Vcc

6

Sens

e7

DC

8

U 1

MC 34 06 3

2 m A

MCLR

+

C 5

47 0 uF

+C 1

10 0 uF

+C 2

10 0 uF

Q 2

B CR 158

Q 3

B CR 13 3

R 13

2.2 K

D 3

L E D

S 1S W SP DT

2 m A

D 5 L E D2 m A

1 3V /5 0 m A

5 V /25 m A

Sl. 1 Električna šema programatora

4. ZAKLJUČAK

Predstavljeni programator mikrokontrolera odlikuje se u odnosu na postojeća rešenja izvesnim stepenom pojednostav-ljenja u realizaciji, pre svega zbog korišćenja USB priključka. Ovim je omogućeno: a) napajanje samog programatora; b) napajanje mikrokontrolera koji se programira. Napon potre-ban da bi se mikrokontroler stavio u režim programiranja obezbeđuje se korišćenjem step-up konvertora, što poboljšava i njegovu stabilnost. Programator je kompatibilan sa popu-larnim aplikativnim softverima, a podržava širok spektar mikrokontrolera PIC i ATMEL. Realizacija u SMD tehnolo-giji, sa komponentama koje su široko dostupne po pristupač-nim cenama, omogućila je smanjenje dimenzija uređaja. Uz upotrebu sa prenosnim PC računarom posebno je pogodan za potrebe rada na terenu.

LITERATURA

[1] http://www.microchip.com [2] http://www.atmel.com [3] http://www.eetools.com [4] http://www.pic-tools.com [5] IC-Prog, Version 1.05A, Bonny Gijzen, December

2004, http://www.ic-prog.com

[6] PonyProg 2000 - Serial Device Programmer Version 2.06c Beta, Claudio Lanconelli, July 2003 http://www.lancos.com

[7] ON Semi, MC34063A Datasheet, http://onsemi.com, Rev. 12, January 2004.

[8] J. Alberkrack, „Theory and Applications of the MC34063 and uA78S40 Switching Regulator Control Circuits“, ON Semi, http://www.onsemi.com, Applica-tion Note AN920-D, Rev. 3, April 2002.

[9] Infineon Technologies, BCR 158 Datasheet, August 2003.

[10] Siemens, BCR 133 Datasheet, November 1996.

Abstract – Paper describes realization of compact program-mer for PIC and ATMEL microcontrollers. Programmer is designed to work with PC computer. Microcontrollers are programmed using serial port, while the necessary supply voltages are obtained using USB port, which appears to be simpler in comparison to the existing solutions. Programming of EEPROMs is also possible. Device is designed to be used conveniently with notebook computers, primary for the ser-vice usage.

ONE REALIZATION OF PROGRAMMER FOR PIC AND ATMEL MICROCONTROLLERS

Dejan Barać, Đorđe Aleksić, Zoran Prijić

118