AtMega128. Последовательное программирование

Последовательное программирование

Флэш-память и ЭСППЗУ могут быть запрограммированы через последовательный интерфейс SPI, когда вход RESET переведен в низкое состояние. Последовательный интерфейс состоит из следующих сигналов: SCK, MOSI (вход) и MISO (выход). После подачи низкого уровня на вход RESET необходимо выполнить инструкцию разрешения программирования. В таблице 128 представлено описание сигналов программирования. Обратите внимание, что не все выводы последовательного программирования совпадают с выводами внутреннего интерфейса SPI. Также следует отметить, что повсюду при описании последовательного программирования используются наименования MOSI и MISO для описания последовательного ввода и вывода данных, соответственно. Для ATmega128 соответствующие выводы программирования именуются PDI и PDO.

Расположение выводов последовательного программирования через SPI

Несмотря на то, что при последовательном программирования используется тот же модуль SPI, что и при обычной работы микроконтроллера, имеется одно важное отличие: выводы MOSI/MISO модуля ввода-вывода SPI, которые совмещены с PB2 и PB3, не используются при программировании. Вместо них используются PE0 и PE1 для ввода и вывода данных при последовательном программировании (см. табл. 128).

Таблица 128. Выводы интерфейса SPI при последовательном программировании

Рисунок 144. Последовательное программирование и проверка⁽¹⁾

Прим.:

1. Если микроконтроллер тактируется внутренним генератором, то нет необходимости подключать тактовый источник к выводу XTAL1.
2. VCC - 0.3В < AVCC < VCC + 0.3В, но AVCC должен находится в пределах 2.7 - 5.5В.

Во время программирования ЭСППЗУ функция стирания выполняется автоматически (только в режиме последовательного программирования) и, поэтому, нет необходимости первоначально выполнять команду "Стирание кристалла". Выполнение команды "Стирание кристалла" приводит к заполнению памяти программ и ЭСППЗУ кодом $FF.

Параметры тактового сигнала зависят от настроек синхронизации микроконтроллера конфигурационными битами CKSEL. Длительности высокого и низкого уровней тактового сигнала (SCK) должны отвечать следующим условиям:

Длительность низкого уровня:

- больше двух тактов ЦПУ, если fck < 12 МГц;

- больше трех тактов ЦПУ, если fck і 12 МГц.

Длительность высокого уровня:

- больше двух тактов ЦПУ, если fck < 12 МГц;

- больше трех тактов ЦПУ, если fck і 12 МГц.

Алгоритм последовательного программирования через SPI

Во время последовательной записи в ATmega128 данные тактируется нарастающим фронтом SCK. Во время чтения данных из ATmega128 данные тактируются падающим фронтом SCK. Временная диаграмма представлена на рисунке 145.

Для программирования и проверки памяти ATmega128 в режиме последовательного программирования через SPI рекомендуется придерживаться следующей последовательности (см. четырехбайтный формат в таблице 145):

1. Последовательность подачи питания: подать напряжение питания между VCC и GND, когда на входах RESET и SCK присутствует лог. 0. В некоторых системах, программатор не может гарантировать, что SCK = 0 при подаче питания. В этом случае необходимо сформировать положительный импульс на RESET длительностью не менее двух тактов ЦПУ после того, как SCK принял низкое состояние. Альтернативно сигналу RESET можно использовать вывод PEN. В этом случае будет важно только значение PEN во время сброса при подаче питания. Если программатор не гарантирует, что при подаче питания SCK =0, то использование PEN недопустимо. При использовании данного метода микроконтроллер может вернутся к нормальному режимы работы только снятием и возобновлением питания.
2. Пауза не менее 20 мс и разрешение последовательного программирования путем записи команды разрешения последовательного программирования через вход MOSI.
3. Инструкции последовательного программирования не выполняются, если последовательная связь не вошла в синхронизацию. Вход в синхронизацию индицирует прием значения второго байта ($53) при записи третьего байта инструкции разрешения последовательного программирования. В зависимости от того корректно или нет принятое значение передаются все четыре байта инструкции. Если принятое значение не равно $53, то формируется положительный импульс на входе RESET и вводится новая команда разрешения последовательного программирования.
4. Флэш-память программируется постранично. Размер страницы показан в таблице 125. Страница памяти загружается побайтно, при этом в инструкции "загрузки страницы памяти программ" указываются данные и адрес в семи младших разрядах. Чтобы гарантировать корректность загрузки страницы сначала необходимо записать младший байт, а затем старший байт данных по каждому адресу. Запись страницы памяти программ инициируется вводом инструкции "запись страницы памяти программ", где в 9-ти старших разрядах указывается адрес страницы. Если опрос не используется, то программист должен предусмотреть задержку не менее tWD_FLASH перед вводом новой страницы (см. табл. 129).

   Прим.: если какая-либо другая команда, кроме опроса (чтения), вводится перед завершением любой операции записи (флэш-память, ЭСППЗУ, биты защиты, конфигурационные биты) программирование может завершиться некорректно.

5. Массив памяти ЭСППЗУ программируется побайтно, при этом, в инструкции записи указывается адрес и данные. Перед записью данных первоначально автоматически стирается адресуемая ячейка ЭСППЗУ. Если опрос не используется, то программист должен предусмотреть задержку tWD_EEPROM перед вводом следующего байта (см. табл. 129). По стирания памяти микроконтроллера необходимо записывать только данные неравные $FF.
6. Любую ячейку памяти можно проверить использованием инструкции чтения, которая возвращает содержимое ячейки по указанному адресу путем последовательной передачи на выходе MISO.
7. По завершении программирования вход RESET должен быть переведен в высокое состояние для возобновления нормальной работы.
8. Последовательность снятия питания (при необходимости): установка RESET = "1", отключить питание VCC.

Опрос данных флэш-памяти

После того, как страница полностью запрограммирована во флэш-память, при чтении по адресам в пределах запрограммированной страницы возвращается $FF. Микроконтроллер готов к записи новой страницы, если запрограммированное значение считано корректно. Это используется для определения момента, когда может быть загружена следующая страница. Обратите внимание, что запись выполняется всей страницы одновременно и любой адрес в пределах страницы может использоваться для опроса. Опрос данных флэш-памяти не действует для значения $FF, т.к. при записи этого значения пользователь может не вводить задержку tWD_FLASH перед программированием новой страницы. Данная возможность объясняется тем, что очищенная память микроконтроллера содержит $FF во всех ячейках. Значение tWD_FLASH представлено в таблице 129.

Опрос данных ЭСППЗУ

При чтении значения по адресу, который использовался для записи нового байта и последующего его программирования в ЭСППЗУ, возвращается значение $FF. В это же время, микроконтроллер готов к записи нового байта, если запрограммированное значение корректно считывается. Это используется для определения момента, когда может быть осуществлена запись следующего байт. Данное не распространяется на значение $FF, но программист должен обратить внимание на следующее: поскольку очищенная память заполнена $FF по всем адресам, то программирование ячейки значением $FF может быть пропущено. Пропуск нельзя делать, если ЭСППЗУ перепрограммируется без предварительного стирания всей памяти. В этом случае, значение $FF нельзя использовать для опроса данных и программист должен предусмотреть задержку не менее tWD_EEPROM перед программированием следующего байта. В таблице 129 представлен о значение tWD_EEPROM.

Таблица 129. Минимальные длительности задержек перед записью очередной ячейки флэш-памяти и ЭСППЗУ

Рисунок 145. Осциллограммы сигналов последовательного программирования интерфейса SPI

Таблица 130. Набор инструкций последовательного программирования через SPI

Прим.:

a - адрес старших разрядов;

b - адрес младших разрядов;

H - 0 - мл. байт, 1 - ст. байт;

o - вывод данных;

i - ввод данных;

x - произвольное значение.

Характеристики последовательного программирования через интерфейс SPI

Характеристики модуля SPI представлены в разделе "Временные характеристики интерфейса SPI".