Mikrokontrolery

Mikrokontroler ATtiny15L udostępnia dwa bity blokujące, które można pozostawić w stanie niezaprogramowanym "1" lub można je zaprogramować w stan "0", aby otrzymać dodatkowe opcje wymienione w poniższej tabeli. Bity blokowania mogą zostać wyzerowane tylko rozkazem kasowania układu (ang. Chip Erase command).

ATtiny15 posiada sześć bitów bezpiecznikowych (BODLEVEL, BODEN, SPIEN, RSTDSBL i CKSEL1:0). Wszystkie bity bezpiecznikowe można programować zarówno w trybie wysokonapięciowym jak i niskonapięciowym programowania szeregowego. Programowanie bitów bezpiecznikowych nie zmienia ich funkcji w trakcie programowania.

• BODLEVEL wybiera poziom wykrywania spadku napięcia zasilającego oraz zmienia czasy uruchamiania. Zobacz do rozdziału "Wykrywanie spadku napięcia" oraz przeglądnij tabelę "Wybór opóźnienia przy resecie". Bit jest standardowo w stanie niezaprogramowanym 1.
• Gdy zostanie zaprogramowany ("0") bit BODEN, uaktywniany jest detektor spadku napięcia zasilania (ang. Brown-out Detector, BOD). Zobacz do rozdziału "Wykrywanie spadku napięcia". Bit jest standardowo w stanie niezaprogramowanym 1.
• Gdy zostanie zaprogramowany ("0") bit SPIEN, uaktywniana jest możliwość niskonapięciowego programowania szeregowego pamięci programu oraz ładowania danych. Standardowo bit jest w stanie zaprogramowanym 0. Odprogramowanie tego bitu zablokuje przyszłe próby programowania w układzie ISP (ang. In-System Programming).
• Gdy zostanie zaprogramowany ("0") bit RSTDISBL, wyłączana jest funkcja zewnętrznego resetu na końcówce PB5. Standardowo bit jest w stanie niezaprogramowanym 1. Zaprogramowanie tego bitu zablokuje przyszłe próby programowania w układzie ISP (ang. In-System Programming).
• Bity CKSEL1:0: Zobacz do tabeli "Wybór opóźnienia przy resecie", aby wybrać odpowiednią kombinację bitów CKSEL1:0. Standardową wartością jest “00”, 64 ms + 18 CK.

Stan bitów bezpiecznikowych nie jest zmieniany podczas kasowania układu (ang. Chip Erase).

Wszystkie mikrokontrolery firmy Atmel posiadają trzybajtowy kod sygnatury, który identyfikuje dany model. Te trzy bajty są umieszczone w oddzielnej przestrzeni adresowej i dla ATtiny15L posiadają następujące wartości:

1. 0x000 : 0x1E (oznacza produkt firmy Atmel).
2. 0x001 : 0x90 (oznacza 1 KB pamięci FLASH).
3. 0x002 : 0x06 (Oznacza mikrokontroler ATtiny15L, jeśli bajt pod adresem 0x001 ma wartość 0x90).

ATtiny15L posiada jednobajtową wartość kalibracyjną dla wewnętrznego oscylatora RC. Bajt ten jest umieszczony w górnym bajcie słowa pod adresem 0x000 w przestrzeni adresowej sygnatur. Aby skorzystać z tego bajtu, należy go odczytać z tego miejsca i wpisać do normalnej pamięci programu FLASH. Przy starcie oprogramowanie użytkownika musi odczytać tę komórkę FLASH i zapisać jej zawartość w rejestrze OSCCAL.

Mikrokontroler ATtiny15L oferuje 1KB reprogramowalnej pamięci FLASH dla programu oraz 64 B reprogramowalnej pamięci EEPROM dla danych. Układy ATtiny15L są sprzedawane z wyzerowanymi pamięciami FLASH i EEPROM (wszystkie ich bajty mają stan 0xFF), które są gotowe do zaprogramowania. Mikrokontroler ten obsługuje programowanie szeregowe w trybie wysoko- i niskonapięciowym. Napięcie +12V używane jest tylko do aktywacji trybu programowania wysokonapięciowego i nie jest przy tym pobierany prawie żaden prąd (mniej niż 100 μA). Niskonapięciowy tryb programowania szeregowego udostępnia wygodny sposób ładowania programu i danych do ATtiny15L w systemie użytkownika.

W obu trybach programowania pamięci programu i danych w ATtiny15L są programowane bajt po bajcie. Pamięć EEPROM posiada automatyczny cykl kasowania poprzedniej zawartości, który jest wykonywany podczas instrukcji zapisu w trybie szeregowego programowania niskonapięciowego. Podczas programowania napięcie zasilania musi być zgodne z poniższą tabelą:

Ten podrozdział opisuje sposób programowania i weryfikacji pamięci programu FLASH, pamięci danych EEPROM, bitów blokujących oraz bitów bezpiecznikowych w ATtiny15L.

Algorytm wysokonapięciowego programowania szeregowego

W celu zaprogramowania i weryfikacji ATtiny15L w trybie programowania wysokonapięciowego zaleca się następujący ciąg operacji (zobacz do tabeli z formatami instrukcji, którą znajdziesz poniżej):

1. Sekwencja włączania:
   Przyłóż napięcie 4,5...5,5 pomiędzy końcówki V_CC i GND. Ustaw na końcówkach PB5 i PB0 stan logiczny “0” i odczekaj przynajmniej 30 μs.
   Ustaw na końcówce PB3 stan "0" i odczekaj przynajmniej 100 ns.
   Przyłóż napięcie 12V do PB5 i odczekaj przynajmniej 100 ns przed zmianą PB0. Odczekaj 8 μs przed wysłaniem jakichkolwiek instrukcj.
2. Pamięć FLASH programowana jest po jednym bajcie naraz przez podanie najpierw adresu, a następnie dolnego i górnego bajtu danych. Instrukcja zapisu sama mierzy swój czas; odczekaj aż końcówka PB2 (RDY/BSY) przejdzie w stan wysoki.
3. Pamięć EEPROM jest programowana naraz po jednym bajcie przez dostarczenie najpierw adresu, a następnie bajtu danych. Instrukcja zapisu sama odmierza sobie czas; odczekaj aż końcówka PB2 (RDY/BSY) przejdzie w stan wysoki.
4. Każda komórka pamięci może zostać zweryfikowana przez użycie instrukcji odczytu Read, która zwraca zawartość spod wybranego adresu poprzez wyjście szeregowe PB2.
5. Sekwencja wyłączania:
   Ustaw PB3 na “0”.
   Ustaw PB5 na “0”.
   Wyłącz napięcie zasilające V_CC.

Przy zapisie lub odczycie danych szeregowych z ATtiny15L dane są taktowane od ósmego narastającego zbocza 16 cykli zewnętrznego zegara potrzebnych do generacji zegara wewnętrznego. Przeanalizuj podane niżej przebiegi czasowe.

Parametry programowania wysokonapięciowego

Obie pamięci FLASH i EEPROM można programować korzystając z szeregowej magistrali SPI, gdy końcówka RESET jest wysterowana stanem niskim GND. Interfejs szeregowy składa się z końcówek SCK, MOSI (wejście) i MISO (wyjście).

Po ustawieniu RESET w stan niski, należy wykonać instrukcję włączającą programowanie zanim operacje programowania/wymazywania będą mogły być wykonywane.

Przy programowaniu EEPROM w operacji programowania wbudowany jest cykl samokasowania i nie ma potrzeby wcześniejszego wykonywania instrukcji kasowania układu (ang. Chip Erase instruction). Operacja kasowania układu zamienia zawartość każdej komórki w obu pamięciach programu i EEPROM w 0xFF.

Mikrokontroler jest taktowany z wewnętrznego zegara przy minimalnej, nieskalibrowanej częstotliwości (0,8 ... 1,6 MHz). Minimalne czasy trwania okresów niskich i wysokich dla wejściowego zegara szeregowego (SCK) są zdefiniowane następująco:

Algorytm programowania szeregowego

Gdy dane szeregowe są zapisywane do ATtiny15L, ich odczyt przez mikroprocesor następuje na narastającym zboczu sygnału zegarowego SCK. Gdy dane są odczytywane z ATtiny15L, ich próbkowanie następuje przy opadającym zboczu sygnału SCK. Szczegóły znajdziesz poniżej.

Aby zaprogramować i zweryfikować mikrokontroler ATtiny15L w trybie programowania szeregowego, zaleca następujący ciąg operacji:

1. Sekwencja włączenia zasilania (ang. power-up sequence):
   Przyłóż napięcie zasilające pomiędzy końcówki V_CC i GND, jednocześnie wymuszając stan niski "0" na końcówkach RESET i SCK. W niektórych systemach programator nie może zagwarantować utrzymania końcówki SCK w stanie niskim. W takim przypadku na wejście RESET należy podać dodatni impuls po ustawieniu SCK na "0". Długość tego impulsu nie może być niższa od dwóch cykli zegarowych mikrokontrolera..
2. Odczekaj co najmniej 20 ms i uaktywnij programowanie szeregowe przez wysłanie instrukcji włączającej je na końcówkę MOSI.
3. Instrukcje programowania szeregowego nie będą działać, jeśli komunikacja nie zostanie zsynchronizowana. Gdy nastąpi synchronizacja, to drugi bajt (0x53) zostanie zwrócony w trakcie przesyłania trzeciego bajtu instrukcji włączającej programowanie. Bez względu na to, czy zwrócony bajt jest poprawny lub nie, wszystkie cztery bajty instrukcji muszą zostać przesłane. Jeśli nie zostanie zwrócone 0x53, wyślij na RESET dodatni impuls i ponów przesłanie instrukcji włączającej. Jeśli po 32 próbach bajt 0x53 nie zostanie zwrócony poprawnie, to do programatora nie podłączono działającego mikrokontrolera.
4. Jeśli jest wykonywane kasowanie układu (ang. Chip Erase)(musi być wykonane, aby wymazać pamięć FLASH), odczekaj przez okres t_{WD_ERASE} po tej instrukcji, wyślij na RESET dodatni impuls i zacznij jeszcze raz od kroku 2. Wartość czasu oczekiwania znajdziesz poniżej.
5. Pamięci FLASH i EEPROM są programowane naraz po jednym bajcie przez wspólne podanie adresu i danych w odpowiedniej instrukcji zapisu. Komórka pamięci EEPROM jest najpierw automatycznie wymazywana przed zapisem w niej nowych danych. Użyj podglądu danych, aby wykryć, kiedy może zostać zapisany kolejny bajt we FLASH lub w EEPROM. Jeśli nie stosujesz podglądu danych, odczekaj odpowiednio przez okres t_{WD_PROG_FL} lub t_{ED_PROG_EE} przed wysłaniem następnej instrukcji. W wykasowanym układzie nie ma potrzeby programowania danych o wartościach 0xFF.
6. Dowolna pozycja w pamięci może zostać zweryfikowana przez instrukcję odczytu, która zwraca zawartość pod wybranym adresem poprzez szeregowe wyjście MISO.
7. Na końcu sesji programowania końcówka RESET może zostać ustawiona w stan wysoki, aby przywrócić normalne działanie mikrokontrolera.
8. Sekwencja wyłączenia zasilania (jeśli jest potrzebna):
   Ustaw RESET na "1".
   Wyłącz napięcie V_CC.

Podgląd danych

Gdy bajt jest programowany w pamięci FLASH lub EEPROM, odczyt komórki pod tym adresem da wartość 0xFF. Gdy będzie można zapisać następny bajt, odczyt zwróci poprawną wartość. W ten sposób można określić, czy pamięci są gotowe na nowe dane. Nie zadziała to dla wartości 0xFF, zatem przy programowaniu tej wartości należy odczekać przynajmniej przez okres t_{WD_PROG_FL} przed zapisem nowego bajtu w pamięci FLASH lub t_{WD_PROG_EE} przed zapisem nowego bajtu w pamięci EEPROM. Ponieważ po skasowaniu układu wszystkie komórki obu pamięci zawierają wartość 0xFF, zatem programowanie komórek z tą zawartością można pominąć. Nie ma to zastosowania, jeśli EEPROM jest ponownie programowana bez kasowania układu. W takim przypadku nie można użyć podglądu danych i należy odczekać przez okres co najmniej t_{WD_PROG_EE} przed zaprogramowaniem następnego bajtu.

Parametry niskonapięciowego programowania szeregowego