Программирование AVR микроконтроллеров для начинающих
Что такое фьюзы в AVR микроконтроллерах
Что такое FUSE биты? Слово вроде знакомое, при прошивке микроконтроллера многие с ними сталкивались, но не вникая в особенности просто выставляли их как надо и все...
Но так как нас постоянно предупреждают что при прошивке необходимо правильно выставлять все фьюзы (иначе микроконтроллер просто зависнет), то давайте уделим немного внимания что-же такое фьюзы и зачем они нужны
FUSE биты (фьюзы) – ну если по простому, то они настраивают определенные параметры микроконтроллеров, это некий инструмент для их тонкой настройки Фьюзы включают или настраивают такие параметры как:
- частота генератора, внешний или внутренний генератор
- запрет на чтение прошивки микроконтроллера
- включение или выключение таймеров
- деление частота кварцевого генератора
- защита EEPROOM от стирания
…и так далее. У каждого микроконтроллера выставляются свои фьюзы, у разных микроконтроллеров разный список фьюзов, например в ATmega8 нет фьюза CKOUT, но он присутствует в ATtiny2313. В даташитах к микроконтроллерам все эти фьюзы расписаны.
Главное правило при работе с фьюзами – не торопиться их выставлять, если вы точно не уверены в правильности своих действий.
Теперь распишем названия некоторых фьюзов, их обозначения и то, на что они влияют. Вообще, есть фьюзы для защиты программы от копирования (лок-биты), фьюзы, устанавливающие определенные функции, а так же так называемые "старшие" и "младшие" байты. Самый популярный фьюз, который выставляется практически всегда, это:
CKSEL, таких фьюзов с разными буквами всего четыре, это группа CKSEL0, CKSEL1, CKSEL 2 и CKSEL3,определяют частоту тактового генератора, и его тип, тактовые импульсы для работы необходимы практически любого микроконтроллера. Во многих микроконтроллерах есть внутренний генератор, но мы можем подключить внешний и фюзы выставить для работы от внешнего генератора. Внешний кварцевый резонатор подключается на вывода XTAL1 и XTAL2, кроме того припаивается пара конденсаторов ~20пф одни концом на кварц, другим на минус. Если допустить ошибку при установке этих фьюзов, то микроконтроллер может "зависнуть" и для того чтобы восстановить контроллер, подают тактовый сигнал на ногу XTAL1.
На данный момент придумано не мало схем для восстановления контроллеров, залоченных таким образом. Этот генератор можно сделать практически из любой логики или даже из таймера 555 или на простейшей логике типа К155ЛА3. Схема такого генератора показана ниже, а кому интересно как он работает- можете почитать здесь
Данные способы 100% оживляют контроллеры с таким дефектом
Группа фьюзов SUT1 и SUT0 — fuse биты, управляющие режимом запуска тактовых генераторов МК, а так же задают скорость старта МК после подачи питания. Связаны с фьюзами CKSEL, а именно CKSEL0.
CKOPT - бит, определяет работу встроенного генератора для работы с кварцевыми резонаторами, устанавливает "амплитуду" колебаний тактового сигнала на кварце. Данный бит программируется достаточно часто.
RSTDISBL – очень опасный фьюз, ошибочная установка может отключить вывод RESET, после чего пропадет возможность программирования ISP программатором. Бит RSTDISBL превращает вывод RESETв порт ввода-вывода.
SPIEN – фьюз, который разрешает работу МК по интерфейсу SPI. Все микроконтроллеры выпускаются с уже установленным битом SPIEN. Считается опасным фьюзом.
EESAVE - Удобно читать как EEPROOM SAVE, дословно означает "сохранить EEPROOM", данный фьюз защищает EEPROM от стирания. Например когда в очередной раз заливаете прошивку в контроллер, можно поставить EESAVE = 0, и при стирании МК EEPROOM останется не тронутым.
BOOTSZ, состоит из группы битов BOOTSZ1 и BOOTSZ0, определяют размер области памяти записываемых программ, связан с битом BOOTRST.
BOOTRST, определяет адрес, с которого и будет начато исполнение программы. Если бит установлен т.е. если BOOTRST = 0, то начало программы будет с адреса области загрузчика (Boot Loader).
BODEN - бит, который при выставлении (BODEN=0), будет контролировать за питающим напряжением, на предельно низких напряжениях микроконтроллер может перезапускаться, глючить и так далее. Связан сBODLEVEL.
BODLEVEL. - определяет момент срабатывания детектора уровня питающего напряжения, при снижении напряжения питания ниже уровня, произойдет "перезагрузка" контроллера.
SELFPRGEN - бит, который разрешает (SELFPRGEN=0) или запрещает (SELFPRGEN =1) программе производить запись в память.
OCDEN – данный фьюз разрешает или запрещает чтение программы из памяти контроллера.
Я как то упоминал в своих статьях про то, что в некоторых программах фьюзы выставляются зеркально. Запомните, запрограммированный фьюз=0, а не запрограммированный=1. В программах Algorithm Builder, UniProf фьюзы выставляются одним образом, а в программах PonyProg, CodeVisionAVR, AVR Studio, SinaProg и некоторых других, фьюзы нужно выставлять зеркально по сравнению с предыдущим списком программ.
Уже давно на просторах Интернета появились так называемые "калькуляторы фьюзов", это специальные приложения, призванные помочь в конфигурировании микроконтроллера. Приложение интуитивно понятное, думаю разберетесь, в списке контроллеров выбираем нужный нам МК, далее выбираем необходимые функции, а ниже выставляются галочки фьюзов, все очень просто.
Данные приложения очень удобны, т.к. например в последнее время очень часто авторы своих проектов значения фьюзов пишут непонятными буквами или цифрами, или же словами, новичку не понятно, что это значит и какие фьюзы при этом нужно выставлять, (часто можно встретить комментарий к статье "а какие фьюзы выставлять?"). Калькулятор фьюзов нам в этом плане очень сильно помогает.
Думаю что теперь, если у вас спросят что такое фьюзы, и зачем они нужны?, вы сможете объяснить человеку их назначение