Аппаратные средства поддержки разработок

Для аппаратной поддержки разработок на основе микроконтроллеров AVR фирма Atmel предлагает широкий спектр средств, которые можно классифицировать как по назначению, так и по стоимости внутри каждого класса.

Можно выделить следующие классы аппаратных средств по их назначению:

Стартовые наборы разработчика (Starter Kits);

Внутрисхемные эмуляторы (In-Circuit Emulators);

Внутрисхемные программаторы (In-System Programmers);

Специализированные наборы разработчика.

Некоторые аппаратные средства являются универсальными и одновременно могут быть отнесены к нескольким классам, например к стартовым наборам разработчика и внутрисхемным программаторам.

Остановимся подробнее на назначении каждого из перечисленных классов и подробнее рассмотрим их состав.

Стартовые наборы разработчика

Применение стартовых наборов позволяет разработчику быстро, минуя этап макетирования, приступить к практической разработке приложений. На платах, входящих в состав стартовых наборов, установлены необходимые для работы микроконтроллера элементы "обвязки" (стабилизатор напряжения питания, тактовый генератор или кварцевый резонатор, цепь сброса, средства для организации внутрисхемного программирования микроконтроллера), а также часто применяемые на практике узлы микроконтроллерных устройств (средства ввода и индикации, формирователи линии RS-232, интерфейс с внешним ОЗУ и пр.). Все порты микроконтроллеров выведены на разъемы и могут быть соединены с внешними устройствами.

В некоторых случаях стартовые наборы разработчика могут использоваться как готовые блоки в составе проектируемой аппаратуры.

MCU00100

Этот стартовый набор разработчика был первым аппаратным средством, выпущенным фирмой Atmel для поддержки тогда еще нового семейства микроконтроллеров - AVR. MCU00100 позволял программировать и отлаживать приложения для микроконтроллеров AT90S1200, AT90S2313, AT90S2323, AT90S4414 и AT90S8515 (кроме перечисленных микроконтроллеров AVR MCU00100 поддерживал кристаллы семейства AT89S c возможностью внутрисхемного программирования - AT89S8252 и AT89S53). Сейчас MCU00100 снят с производства.

STK200

Следующей модификацией стартовых наборов разработчика для микроконтроллеров AVR явился STK200. Этот набор разработчика пользовался заслуженной популярностью и был широко распространен среди разработчиков. В настоящее время STK200 снят с производства, и заменен более совершенными средствами.

В отличие от MCU00100, у которого функция программатора реализована на самой плате, STK200 состоит из двух частей - отладочной платы и загрузочного кабеля. Причем загрузочный кабель может использоваться отдельно от STK200 в качестве внутрисхемного программатора. Загрузочный кабель подключается к LPT-порту персонального компьютера. Для подключения загрузочного кабеля на плате STK200 предусмотрен 10-контактный разъем. Питание загрузочного кабеля осуществляется от целевой платы (в нашем случае от STK200).

Встроенный стабилизированный источник питания позволяет специальным переключателем устанавливать напряжение питания целевого микроконтроллера 5 В или 3,3 В.

Внутрисхемное программирование на STK200 осуществляется под управлением программы AVR ISP версий 2.4 - 2.65 (последующие версии AVR ISP не поддерживают STK200 и предназначены для работы со стартовым набором STK100). Под управлением AVR ISP v2.65 STK200 поддерживает следующие типы микроконтроллеров AVR (а также их модификации с напряжением питания 3,3 Вольта): AT90S1200, AT90S2313, AT90S2323, AT90S2333, AT90S2343, AT90S4414, AT90S4433, AT90S4434, AT90S8515, AT90S8535, ATtiny22. STK200 комплектуется микроконтроллерами AT90S2323-10PC и AT90S8515-8PC.

На плате STK200 предусмотрены панели для установки микроконтроллеров в корпусах DIP с числом выводов 8, 20, 28, 40. Для тактирования микроконтроллеров на плате установлен кварцевый резонатор на 4МГц. Кроме того, установленный на плате специальный переключатель позволяет разорвать цепь внешней синхронизации для случаев, когда микроконтроллер (например AT90S1200) тактируется от внутреннего RC-генератора. Некоторые микроконтроллеры AVR (например AT90S4414, AT90S8515) имеют внешнюю мультиплексированную шину адреса/данных для подключения внешнего ОЗУ. Для этого на плате STK200 предусмотрены панели для установки внешнего ОЗУ в корпусе DIP28 и регистра-защелки младшего байта адреса в корпусе DIP20.

На адресное пространство внешнего ОЗУ могут быть отображены и другие устройства, например модуль жидкокристаллического индикатора с контроллером HD44780. Для подключения ЖКИ на плате STK200 предусмотрены соответствующий разъем и переменный резистор для регулировки контраста.

Смонтированная на плате STK200 схема контроля понижения напряжения питания (BrownOut Protection Circuit) вырабатывает сигнал сброса (Reset) микроконтроллера при снижении напряжения питания до установленного порога. При медленном снижении напряжения питания (например при выключении питания) микроконтроллеры AVR могут самопроизвольно войти в режим записи EEPROM. При этом могут быть потеряны данные, сохраненные ранее в ячейке EEPROM с нулевым адресом. Чтобы этого не произошло, надо обеспечить переход микроконтроллера в состояние сброса при выключении питания. Поэтому применение BrownOut Protection для микроконтроллеров AVR де-факто является обязательным. В зависимости от значения напряжения питания порог срабатывания BrownOut Protection может быть задан специальным переключателем.

Кроме рассмотренных выше, на плате STK200 установлены следующие типовые узлы микроконтроллерной системы:

Формирователь уровней сигналов интерфейса RS232;

Регулируемый источник опорного напряжения для встроенного АЦП;

Восемь кнопок и восемь светодиодов для организации ввода и отображения выходной информации;

Порты и сигналы управления микроконтроллеров выведены на разъемы и могут быть подключены к внешним устройствам.

STK300

Этот набор по своему составу и возможностям идентичен рассмотренному выше STK200, но предназначен для макетирования и отладки устройств только на базе микроконтроллера AТmega103. STK300 комплектуется микроконтроллером Atmega103L-4AC, распаянным на специальном переходнике для удобства его замены.

Для создания приложений на основе платы STK300 фирма Atmel предлагает утилиту Application Builder (http://www.atmel.com/atmel/products/prod203.htm). Пользуясь Application Builder, разработчик может с помощью графического интерфейса сконфигурировать все узлы микроконтроллера ATmega103 и сохранить свои действия в виде процедур инициализации на языках Ассемблера или С.

Загрузочный кабель STK300 может также использоваться отдельно в качестве внутрисхемного программатора.

STK100

Набор предназначен для макетирования и отладки устройств на базе микроконтроллеров семейства ATtiny и AT90. Поддерживаются следующие микроконтроллеры: ATtiny10, ATtiny11, ATtiny12, ATtiny15, ATtiny22, Attiny28, AT90S2323, AT90S2333, AT90S2343, AT90S4433. В состав набора входят кристаллы АТtiny11-6PC и AT90S2343-10PC.

STK100 работает под управлением программы AVR ISP v3.31, которая обеспечивает связь с персональным компьютером как через LPT-, так и через COM-порт. STK100 также может быть использован в качестве внешнего внутрисхемного программатора для разрабатываемых устройств. В настоящее время STK100 снят с производства.