Отладчик AVR JTAG.

Автор: VDD
Опубликовано 10.11.2009

Однажды ваш покорный слуга решил, что ему необходим (сам не знаю, почему так решил) отладчик (debugger) для AVR. Что такое отладчик можно прочитать здесь. Если коротко, в отличии от обычного программатора он позволяет не только прошить микроконтроллер, но и наблюдать за выполнением программы, останавливать ее в любой момент (например при зацикливании, зависании вы увидите в каком месте кода это произошло и сможете попробовать понять почему), выполнять программу по шагам, менять содержимое ячеек памяти и регистров контроллера "на лету". т.е. ОТЛАЖИВАТЬ, искать ошибки, моделировать различные варианты выполнения программы. Сказано - сделано, но поинтересовавшись стоимостью AVR JTAG ICE II понял, что цена сего, безусловно прикольного девайса мне не нравится. Порывшись на просторах Интернета, я обнаружил, что существует клон предыдущей версии отладчика (JTAG ICE) и даже не один. Более того, некоторые его даже изготовили и используют. Но как всегда чего-то не хватает. Во-первых, все устройства почему-то используют com порт вместо уже ставшего стандартом USB. Во-вторых, когда я повторил одну из конструкций, моя AVR студия отказалась апгрейдить девайс, хотя и видела его, хотя я делал все по инструкции. В-третьих, люблю все мелкое и аккуратное и не люблю корпуса DIP. В итоге пришлось скомпилировать из доступной информации по вопросу собственное решение. Получилась такая вот "конструкция выходного дня".
Поскольку в основном я работаю с небольшими проектами, решено было осуществлять питание отлаживаемого устройства от USB через отладчик (5 вольт до 500 ма). Другие варианты питания отлаживаемого устройства в этом варианте отладчика не предусмотрены.
Во-вторых, для упрощения схемы и опять таки из-за отсутствия согласования уровней не стал делать буферизацию и весь обвес, связанный с возможностью внешнего/пониженного питания. В связи с этим не втыкайте устройство куда попало - можно испортить.
В-третьих, эксперименты с загрузчикам и автоматическим обновлением отладчика из avr студии привели меня к выводу, что 100% работоспособный девайс получается, если его прошить его в лоб непосредственно прошивкой из комплекта инсталляции вашей AVR студии при помощи ISP программатора (надеюсь, он у вас есть), хотя и с загрузчиком тоже в основном удается обновить прошивку через студию.
Т.е. я изначально делал не коммерческий продукт для личного использования. В итоге он мне понравился, и я решил с вами поделиться. К сожалению, он не может работать с контроллерами AVR младше меги 16. (ввиду отсутствия у них JTAG). Впрочем, в коде размером до 4 кб можно разобраться и так. Мне сей девайс помог разобраться в странностях поведения аппаратного I2С и отловить ряд собственных ошибок при работе с RT OS, возможно в чем-то поможет и Вам.

По схеме комментировать особенно нечего. FT232RL включена в соответствии с даташитом. Поскольку люблю все блестящее повесил 4 светодиода - питание, 2шт активность на FT-шке и, собственно, активность отладчика. Плата рисовалась ручками по даташитам, но собранное устройство полностью работоспособно и весело подмигивает светодиодами во время отладки, впрочем и остальные функции тоже выполняет. Все необходимые для работы сигналы выведены на 9-и контактный рядный разъем. В качестве ответной части к нему сделаны 2 шлейфа: боевой- AVR JTAG 10 pin (распиновка приложена) и шлейф для первичного программирования отладчика (нужен только в случае если версия студии поменяется). Корпус не изготавливался.

Плата нарисована в Sprint Layout 5.0. Изготовлена фотоспособом с использованием пленочного фоторезиста. Шаблон выводил на струйнике HP. Минимальная ширина дорожки 0.3мм, минимальный просвет 0.2мм). Возможно, умельцы и ЛУТом смогут изготовить. Я не стал пробовать. Все элементы 0805 и 1206 кроме дросселя (1210) и электролита фильтра питания (тип В). На плате стоят 4 чип - перемычки чтобы влезть на 1 слой (тип 1206) . Токоограничительные резисторы в зависимости от типа светодиода. Я использовал 510 Ом для желтых, зеленых, красных и 1 кОм для синего. Дроссель фильтра 10мкГ, электролит 10 мкФ 16 в. Кварц СТРОГО 7.3728МГц. Емкости к кварцу по даташиту ATMEGA16 - 12пФ. Остальные емкости блокировочные и цепь сброса микроконтроллера 0.1мкФ. Сопротивление в цепи сброса контроллера 10кОм.
Описание разъема на плате:
Считаем с права налево, смотрим со стороны smd компонентов (от квадратика).
1. Земля
2. +5вольт
3. NTRST
4. TMS
5. MOSI/TDI
6. MISO/TDO
7. SCK/TCK
8. RESET
9. NC

VSUP и VTREF соединены вместе в кабеле JTAG.

Где взять загрузчик?
Их много на просторах инета. Главное, чтобы он по размеру укладывался в 500 слов (words, 500w) и был совместим с АВР Студией. Сначала прошиваем его. Можно воспользоваться, например этим. При выборе загрузчика желательно ознакомиться с его описанием от автора.

Где взять прошивку?
В папочке AVR Студии */Atmel/AVR Tools/JTAGICE есть файл Upgrade.ebn . Это прошивка адаптера в формате EBN. Конвертируем ee при помощи EBN2HEX в простой и понятный большинству программаторов HEX. Затем прошиваем отладчик этой прошивкой по ISP. ВНИМАНИЕ!!! При прошивке снимите галочку очиски флэша чтобы не убить загрузчик.

Как установить фьюзы?
Вот так:
Boot Reset Fuse - on (0). Т.е. при Reset должен запускаться загрузчик
BOOTSZ1 - on (0), BOOTSZ0 - 0ff (1). - размер загрузчика = 512w.
CKSEL3..1 и CKOPT настроены на внешний резонатор 8MHz. (не перепутать с осцилятором!!! а то придется подключать внешний генератор чтобы перепрошить фьюзы)

Первоисточники:
Раз, два и еще кое-что можно нагуглить - всех не вспомню.
Описание USB моста.
Программа для конвертации прошивки из EBN в HEX.

Файлы:
Проект Proteus.
Печатная плата в формате SL 5.0.

Вопросы, как обычно, складываем тут.