Погопины для внутрисхемного программирования своими руками

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 10.09.2024

Метод внутрисхемного (внутрисистемного) программирования (ISP — In-System Programmability) на сегодняшний день является основным способом программирования микроконтроллеров, ПЛИС и других приборов, в состав которых входит память Flash или EEPROM. В основе внутрисистемного программирования лежит идея использования какоголибо стандартного интерфейса, интегрированного в программируемую микросхему для последовательного занесения в нее программных или конфигурационных данных.

Типичная система ISP-программирования представляет собой комплекс средств, состоящий из персонального компьютера, интерфейсной платы и специализированного программного обеспечения. В зависимости от типа программируемой микросхемы могут использоваться различные средства программирования:

Основные преимущества использования ISP-технологии отражены в таблице 1.

Для понимания особенностей внутрисхемной отладки и программирования по ISP-технологии далее будут рассмотрены три основных интерфейса, используемых для этих целей:

JTAG/IEEE 1149.1 — 4-проводной интерфейс, обеспечивающий тестирование и программирование микросхем, смонтированных на печатной плате;
SPI — интерфейс, позволяющий реализовать высокоскоростной полнодуплексный синхронный обмен данными по 3-проводной шине и программирование в последовательном режиме;
DebugWIRE — однопроводной интерфейс, используемый в новейших микроконтроллерах ATMEL, ориентированный на программирование встроенной памяти и отладку в составе готового устройства.

Архитектура граничного сканирования (Boundary-Scan Test) обеспечивает тестирование соединений между интегральными схемами на плате без использования физических тестовых пробников. Предполагается, что тестируемые микросхемы имеют поддержку JTAG-интерфейса. Стандарт IEEE 1149.1 определяет 4-проводной (опционально 5-проводной) последовательный интерфейс доступа к микропроцессорам, DSP, CPLD. Любая совместимая с JTAG-интерфейсом микросхема (рис. 1) имеет регистры сдвига и модуль поддержки функций граничного сканирования. Ячейки регистра сдвига (BS-регистра) располагаются непосредственно между внешними выводами и функциональным ядром микросхемы.

Данные, поступающие в кристалл через вывод TDI, сохраняются в регистре инструкций или в одном из регистров данных. Последовательные данные выводятся из микросхемы через вывод TDO. Логический модуль интерфейса тактируется сигналом на входе TCK, не зависимом от системной тактовой частоты. Сигналы на входе TMS управляют состоянием порта TAP (Test Access Port). Вывод TRST является необязательным и служит для сброса логики интерфейса JTAG.

Множество микросхем, совместимых со стандартом IEEE 1149.1, могут последовательно соединяться друг за другом на печатной плате, формируя цепь граничного сканирования (рис. 2).

С ее помощью появляется возможность получать информацию о состоянии каждого вывода каждой микросхемы, являющейся частью общей цепи сканирования через последовательный TAP-интерфейс. При обычной работе устройства JTAG-интерфейс не оказывает никакого влияния на его работу.

При тестировании или внутрисхемном программировании с помощью JTAG-интерфейса можно воздействовать на логическое ядро микросхемы, выдавать логические сигналы на выводы микросхемы, считывать выходные сигналы от внутренней логики или значение логических уровней на выводах, впаянных в печатную плату.

Технология граничного сканирования позволяет испытывать плату на наличие структурных производственных ошибок и выполнять ISP-программирование почти всех устройств на плате, независимо от типа и размера встроенной памяти, через стандартный JTAG TAP-интерфейс. В результате происходит значительное сокращение необходимых точек тестирования на плате. Это приносит много выгод: упрощается разводка печатной платы, снижаются затраты и время тестирования [2], сокращается время выхода готового изделия на рынок.

Файлы, содержащие описание поддерживаемых инструкций и конфигурационных параметров регистров сдвига JTAG-совместимых микросхем на языке BSDL, бесплатно доступны на сайтах фирм-производителей.

Интерфейс SPI (Serial Peripheral Interface — последовательный периферийный интерфейс) обеспечивает высокоскоростную передачу информации в синхронном режиме между ведущим и ведомыми устройствами. На рис. 3 показано включение ведущего и ведомого устройств с использованием SPI.

Следует учитывать, что если устройство сконфигурировано как ведущее, модуль SPI-интерфейса автоматически не управляет линией SS. Передача нового байта данных происходит сразу же после его записи в регистр сдвига. При необходимости использования линии SS управлять ее состоянием должно программное обеспечение пользователя.

В AVR-микроконтроллере ATmega8 фирмы Atmel модуль SPI-интерфейса обладает следующими возможностями [3]:

С помощью SPI легко организуется внутрисхемное программирование микроконтроллеров Atmel (рис. 4).

DebugWIRE

В мае 2003 года Atmel анонсировала интегрированный в устройства ATtiny13 [4] и ATtiny2313 интерфейс DebugWIRE (One-Wire Debug Interface — однопроводной отладочный интерфейс). Он представляет собой встроенный в кристалл механизм отладки на основе одной двунаправленной линии передачи информации, позволяющий управлять программным потоком, выполнять AVR-инструкции ядра микроконтроллера и осуществлять программирование интегрированной энергонезависимой памяти.

Режим отладки в устройстве активируется установкой бита DWEN (debugWIRE Enable) и сброса Lock-битов микроконтроллера. Физическое подключение эмулятора интерфейса к микроконтроллеру производится через вывод RESET, который работает как двунаправленный вывод с открытым стоком с подтягивающим к шине питания резистором. На рис. 5 показана схема подключения отлаживаемого микроконтроллера в режиме debugWIRE к эмулятору.

Тактовая частота определяется установками битов CKSEL и не зависит от debugWIRE. Когда разрабатывается система, в которой будет использоваться debugWIRE, необходимо соблюдать следующие требования:

Поддержка программных точек останова в debugWIRE реализуется при работе с интегрированной средой разработки AVR Studio. При установке точки останова в исходной программе в AVR Studio в программную память микроконтроллера будет вставлена инструкция BREAK. Инструкция, замещенная инструкцией BREAK, будет сохранена. Когда выполнение программы будет продолжено, сначала будет выполнена инструкция, сохраненная из памяти программ. Команду останова можно вставить вручную, поместив инструкцию BREAK в программную память микроконтроллера. Следует учитывать, что Flash-память микроконтроллера перепрограммируется при каждом изменении точки останова. Этот процесс автоматически выполняет AVR Studio через интерфейс debugWIRE. Использование точек останова уменьшает ресурс Flash-памяти. Устройства, применявшиеся в отладке системы, не должны передаваться конечным пользователям.

Использование интерфейса debugWIRE накладывает некоторые ограничения на устройство, в котором он применяется. Коммуникационный вывод интерфейса dW физически совмещен с выводом внешнего сброса. Поэтому источники внешнего сброса не поддерживаются при работе debugWIRE.

Система debugWIRE точно эмулирует все входные и выходные функции на полной скорости, когда выполняется программа в CPU. Если процессорное ядро остановлено, необходимо проявлять осторожность при доступе к некоторым регистрам ввода-вывода через отладчик AVR Studio.

возможно перепрограммирование готового изделия непосредственно в условиях его применения;
снижаются затраты, поскольку нет необходимости использовать дополнительные компоненты;
программирование может выполняться значительно быстрее, поскольку каждый сектор памяти стирается и программируется индивидуально;
перепрограммирование осуществляется через различные периферийные интерфейсы;
работа в режиме самопрограммирования осуществляется в полном температурном диапазоне и при любом допустимом напряжении питания.

Комплексы внутрисхемного программирования

Практическое применение ISP-технологии возможно с использованием аппаратно-программных комплексов самых разных производителей. Наиболее развитым направлением в этой сфере является производство разнообразных модулей и программных средств для решений на основе технологии JTAG/IEEE 1149.1. Гамма предлагаемых устройств включает контроллеры, подключаемые к портам ПК, а также устанавливаемые в слоты ISA, PCI, USB, PXI. Программное обеспечение этих приборов функционирует на платформе Windows (некоторые версии адаптированы для UNIX) и позволяет проводить тестирование, отладку модулей и перепрограммирование пользовательских микросхем на плате через стандартный TAP-интерфейс. Оборудование для работы с технологией граничного сканирования производят:

утилиту для трансляции текстового файла назначений векторов и параметров цепи JTAG в более удобную форму — байт-код;
библиотеку для обеспечения доступа к назначенным векторам;
файлы примеров.

Файл назначений векторов (с расширением .V4J) содержит список определений векторов в качестве объектов доступа к BS, а также определяет конфигурацию цепи JTAG. Вектор доступа к BS-чипам определяет совокупность (из одного или нескольких) выводов микросхем, объединенных в цепи JTAG.

Библиотека V4J поддерживается в следующих операционных системах:

внутрисистемное программирование микроконтроллеров, поддерживающих программирование через SPI-интерфейс, например, фирмы Atmel;
ISP-программирование микросхем серий MAX9000 и MAX7000A, S фирмы Altera через LPT-порт в режиме JTAG-интерфейса;
конфигурирование микросхем серии FLEX 10K, KA, KE; FLEX 8000 и FLEX6000 фирмы Altera в пассивном последовательном режиме PS;
поддерживается программирование микросхем на разные напряжения: 3,3 и 5 В;
поддерживается загрузка данных непосредственно из среды программирования Altera MAX+PLUS II.

Он обеспечивает согласование COM-порта персонального компьютера с SPI-портом микроконтроллера. Программатор питается от того же источника, что и программируемый микроконтроллер. Когда программирование не происходит, все выводы программатора, подключенные к SPI-порту микроконтроллера, переводятся в третье состояние, благодаря чему программатор может быть постоянно подключен к плате с микроконтроллером.

В целом, использование бесплатной программы AVR Studio и самостоятельно изготовленный вариант программатора AVR-ISP представляется идеальным решением для разработки и программирования устройств на базе линейки AVR-микроконтроллеров фирмы Atmel без каких-либо дополнительных затрат.

Конструкция и качество производство штыря имеет важное значение, поскольку они обеспечивают множество циклов стыковки и хай-фи передачу электрических сигналов. Штыри должны быть прочными, но с покрытием золотом для обеспечения надежного контакта. Самые высокотехнологичные контакты pogopin применяются в схемах с согласованным импедансом.

Семейство погопинов состоит из штырей различных типов: probe - щуп, needle set – иголка. Внутри каждого типа существуют различные виды погопинов. Все они ориентированы на решение конкретной задачи. Они различаются по диаметру, типу наконечника и длине.

Он состоит из корпуса, в котором есть пружинка и иголки с наконечником определенной формы, напоминает телескопический амортизатор. Погопины предназачены для электрических цепей малого тока.
Основная сфера применения пружинящих контактов – тестирование, калибровка, прошивка и измерение параметров компонентов или печатных плат. Изначально погопины широко применялись при производстве сотовых телефонов и бытовой портативной техники. Здесь прошивка софта и тестирование устройств происходит прямо на конвейере.
Погопины идеально подходят для внутрисхемного программирования или других применений, когда пайка штыревых соединителей невозможна по каким-либо причинам. На печатной плате вместо разъема делается разводка контактных площадок. На тестирующую головку устанавливаются погопины, на время работы они прижимаются к контактным площадкам. За счет внутренней пружины обеспечивается небольшое усилие на наконечник и хороший контакт.
Технология использования погопинов эффективна при производстве большой партии оборудования и при тестировании изделий на конвейере.

Технические характеристики Р50-В1:
— 2.65 мм
— Рабочий ток: 3А
— Сопротивление: 50 мОм
— Усилие пружины: 75г
— Размеры: диаметр 0.68 х длина 16 мм

Технические характеристики Р75-В1:
— Материал наконечника: фосфористая бронза
— Материал пружины: нержавеющая сталь
— Диаметр наконечника: 1.02 мм
— Длина штыря: 15.85 мм

Пружинные контакты погопин (pogo pin) – это система пружинных контактов, которые получили свое название по аналогии с pogo stick игрушкой.
Pogopin состоит из корпуса, в котором есть пружинка и иголки с наконечником определенной формы, напоминает телескопический амортизатор. Погопины предназначены для электрических цепей малого тока. Основная сфера применения пружинящих контактов – тестирование, калибровка, прошивка и измерение параметров компонентов или печатных плат.
Контакты погопины идеально подходят для внутрисхемного программирования или других применений, когда пайка штыревых соединителей невозможна по каким-либо причинам. На печатной плате вместо разъема делается разводка контактных площадок. На тестирующую головку устанавливаются погопины, на время работы они прижимаются к контактным площадкам. За счет внутренней пружины обеспечивается небольшое усилие на наконечник и хороший контакт.
На уровне радиолюбителей контакты Pogopin используются для внутрисхемного программирования микроконтроллеров.
Подробнее: Пружинные контакты погопин

Сроки доставки

Доставка в регион Хабары с.

Курьер	7 февраля 1	1 304 руб. 2
ПВЗ СДЭК	7 февраля 1	1 133 руб. 2
ПВЗ OZON Rocket	15 февраля 1	264 руб. 2
ПВЗ Связной	17 февраля 1	330 руб. 2
Почта России	17 февраля 1	353 руб. 2

1 ориентировочно, дата доставки зависит от даты оплаты или подтверждения заказа

Уже не помню на каком сайте надыбал это, но хочу связаться с автором и попросить .lay этого прибамбаса. Заодно ни кто не встречал на али эти контактные штырьки? Тоже не могу найти, а ведь видел.
ссылка скрыта от публикации
ссылка скрыта от публикации
ссылка скрыта от публикации
ссылка скрыта от публикации
ссылка скрыта от публикации
ссылка скрыта от публикации
ссылка скрыта от публикации
ссылка скрыта от публикации

Информация Неисправность Прошивки Схемы Справочники Маркировка Корпуса Сокращения и аббревиатуры Частые вопросы Полезные ссылки

Справочная информация

Этот блок для тех, кто впервые попал на страницы нашего сайта. В форуме рассмотрены различные вопросы возникающие при ремонте бытовой и промышленной аппаратуры. Всю предоставленную информацию можно разбить на несколько пунктов:

Диагностика
Определение неисправности
Выбор метода ремонта
Поиск запчастей
Устранение дефекта
Настройка

Неисправности

Все неисправности по их проявлению можно разделить на два вида - стабильные и периодические. Наиболее часто рассматриваются следующие:

не включается
не корректно работает какой-то узел (блок)
периодически (иногда) что-то происходит

О прошивках

Большинство современной аппаратуры представляет из себя подобие программно-аппаратного комплекса. То есть, основной процессор управляет другими устройствами по программе, которая может находиться как в самом чипе процессора, так и в отдельных микросхемах памяти.

На сайте существуют разделы с прошивками (дампами памяти) для микросхем, либо для обновления ПО через интерфейсы типа USB.

Схемы аппаратуры

Начинающие ремонтники часто ищут принципиальные схемы, схемы соединений, пользовательские и сервисные инструкции. Это могут быть как отдельные платы (блоки питания, основные платы, панели), так и полные Service Manual-ы. На сайте они размещены в специально отведенных разделах и доступны к скачиванию гостям, либо после создания аккаунта:

Справочники

На сайте Вы можете скачать справочную литературу по электронным компонентам (справочники, таблицу аналогов, SMD-кодировку элементов, и тд.).

Marking (маркировка) - обозначение на электронных компонентах

Современная элементная база стремится к миниатюрным размерам. Места на корпусе для нанесения маркировки не хватает. Поэтому, производители их маркируют СМД-кодами.

Package (корпус) - вид корпуса электронного компонента

При создании запросов в определении точного названия (партномера) компонента, необходимо указывать не только его маркировку, но и тип корпуса. Наиболее распостранены:

DIP (Dual In Package) – корпус с двухрядным расположением контактов для монтажа в отверстия
SOT-89 - пластковый корпус для поверхностного монтажа
SOT-23 - миниатюрный пластиковый корпус для поверхностного монтажа
TO-220 - тип корпуса для монтажа (пайки) в отверстия
SOP (SOIC, SO) - миниатюрные корпуса для поверхностного монтажа (SMD)
TSOP (Thin Small Outline Package) – тонкий корпус с уменьшенным расстоянием между выводами
BGA (Ball Grid Array) - корпус для монтажа выводов на шарики из припоя

Краткие сокращения

При подаче информации, на форуме принято использование сокращений и аббревиатур, например:

Сокращение	Краткое описание
LED	Light Emitting Diode - Светодиод (Светоизлучающий диод)
MOSFET	Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor - Полевой транзистор с МОП структурой затвора
EEPROM	Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory - Электрически стираемая память
eMMC	embedded Multimedia Memory Card - Встроенная мультимедийная карта памяти
LCD	Liquid Crystal Display - Жидкокристаллический дисплей (экран)
SCL	Serial Clock - Шина интерфейса I2C для передачи тактового сигнала
SDA	Serial Data - Шина интерфейса I2C для обмена данными
ICSP	In-Circuit Serial Programming – Протокол для внутрисхемного последовательного программирования
IIC, I2C	Inter-Integrated Circuit - Двухпроводный интерфейс обмена данными между микросхемами
PCB	Printed Circuit Board - Печатная плата
PWM	Pulse Width Modulation - Широтно-импульсная модуляция
SPI	Serial Peripheral Interface Protocol - Протокол последовательного периферийного интерфейса
USB	Universal Serial Bus - Универсальная последовательная шина
DMA	Direct Memory Access - Модуль для считывания и записи RAM без задействования процессора
AC	Alternating Current - Переменный ток
DC	Direct Current - Постоянный ток
FM	Frequency Modulation - Частотная модуляция (ЧМ)
AFC	Automatic Frequency Control - Автоматическое управление частотой

Частые вопросы

После регистрации аккаунта на сайте Вы сможете опубликовать свой вопрос или отвечать в существующих темах. Участие абсолютно бесплатное.

Кто отвечает в форуме на вопросы ?

Ответ в тему Адаптер для BGA24 Своими руками. как и все другие советы публикуются всем сообществом. Большинство участников это профессиональные мастера по ремонту и специалисты в области электроники.

Как найти нужную информацию по форуму ?

Возможность поиска по всему сайту и файловому архиву появится после регистрации. В верхнем правом углу будет отображаться форма поиска по сайту.

По каким еще маркам можно спросить ?

По любым. Наиболее частые ответы по популярным брэндам - LG, Samsung, Philips, Toshiba, Sony, Panasonic, Xiaomi, Sharp, JVC, DEXP, TCL, Hisense, и многие другие в том числе китайские модели.

Какие еще файлы я смогу здесь скачать ?

При активном участии в форуме Вам будут доступны дополнительные файлы и разделы, которые не отображаются гостям - схемы, прошивки, справочники, методы и секреты ремонта, типовые неисправности, сервисная информация.

Полезные ссылки

Здесь просто полезные ссылки для мастеров. Ссылки периодически обновляемые, в зависимости от востребованности тем.

Читайте также: