ISP-Interface für den AVR ATMega Microcontroller
Einleitung
Voraussetzung für die hier beschriebene Anwendung ist die Anwendung
Mikrocontroller Minimalsystem mit AVR ATMega8
Wer sich den Aufbau des Mikrocontroller Minimalsystem ersparen will, kann auch ein fertiges CEK-Modul nehmen:
- Mikrocontroller Modul ATmega8 MC-AVR8 [8]
- Mikrocontroller Modul ATmega8 MC-AVR8
Das Mikrocontroller-Minimalsystems auf Basis des AVR ATMega8 wird in dieser Anwendung um ein ISP-Interface erweitert. Nun ist es möglich, mit Hilfe eine ISP-Programmers (ISP = In System Programmer)eigene Programme in den ATmega8 zu laden. Die beiden folgenden Bilder zeigen eine Übersicht über den Versuchsaufbau, mit 2 Programmiergeräten von Atmel.
Im Bild ist das erweiterte Minimalsystem auf der Steckplatine BB-2T1D-01 zu sehen. Als Programmiergerät dient das Programmiergerät AVRISP mkII von Atmel . Die folgenden Ziffern beziehen sich auf das Bild.
1) Mikrocontroller Minimalsystem mit ISP Interface auf Steckplatine
2) CEK Modul CN-IDC01 [9] als ISP Interface
3) 6 poliges Flachbandkabel zum Programmiergerät
4) AVRISPmkII Programmiergerät 5) USB Schnittstelle zum PC
Im Bild ist das erweiterte Minimalsystem auf der Steckplatine BB-2T1D-01 zu sehen. Als Programmiergerät dient der Starter-Kit STK500 von Atmel. Die folgenden Ziffern beziehen sich auf das Bild.
1) Mikrocontroller Minimalsystem mit ISP Interface auf Steckplatine
2) CEK Modul CN-IDC01 [10] als ISP Interface
3) 6 poliges Flachbandkabel zum Programmiergerät STK500
4) STK500 (STK = Starterkit) dient als Programmiergerät
5) Serielle Schnittstelle zum PC. DSub 9 Serielles Kabel Buchse-Stecker 1:1 9polig
6) Stromversorgung für STK500
Contents
Ziele
- Die Schaltung soll den Einsatz eines minimalen Mikrocontrollersytems demonstrieren. Der Schwerpunkt liegt auf dem Aufbau der Schaltung. Um den Schwierigkeitsgrad gering zu halten, wird ein Mikrocontroller verwendet, der schon mit einem kleinen Programm programmiert ist.
- Die Schaltung soll zeigen, wie man einen Microcontroller mit einem ISP-Interface programmieren kann. Mit einer geeigneten Entwicklungs-SW (z.B. AVR Studio von Atmel oder Eclipse AVR) kann ein Assembler Programm geschrieben, assembliert, simuliert und in den Mikrocontroller geladen werden.
- Die Schaltung soll einfach nachzuvollziehen und lehrreich sein, z.B. für Schüler und Auszubildende.
- Es werden nur elektronische standard Bauteile mit üblichen Toleranzen verwendet.
- Mit der Schaltung können verschiedene Experimente ohne großen Aufwand durchgeführt werden.
- Es soll gezeigt werden, dass der Aufbau und die Programmierung eines Mikrocontrollersystems auf Steckplatinen (Breadboards) [11] möglich ist.
- Alle Bauelemente und Module, die auf den Steckplatinen aufgebaut sind, sollen wieder verwendbar sein.
- Es soll nicht gelötet werden.
- Die Aufbauzeit soll kurz sein.
- Änderungen und Experimente sollen leicht möglich sein.
- Der Aufbau soll zu eigenen Versuchen und Experimenten animieren.
Versuchsaufbau
Schaltbild
Die
Schaltung
des Minimalsystems wird um das ISP-Interface erweitert.
Stromversorgung
Die Spannungsversorgung der Schaltung ist im rechten Teil des Schaltbilds gezeigt. Es gibt zwei Möglichkeiten, eine Spannungsquelle anzuschließen.
K1 ist eine DC-Hohlstecker-Buchse auf einen
CEK-Modul (Poweranschluss für Hohlstecker 5,5mm /2,5mm)
[12]
. Dieses Modul kann Hohlstecker von handelsüblichen
Steckernetzteilen
mit den Maßen 5,5mm außen und 2,5mm innen aufnehmen. Es gibt auch ein CEK-Modul welches Hohlstecker mit 5,5mm außen und 2,1mm innen aufnehmen kann
(Poweranschluss für Hohlstecker 5,5mm/2,1mm
[13]
).
In dieses Modul passt auch ein Kabel mit offenen Enden auf der einen und Hohlstecker auf der anderen Seite. Die offenen Enden können unter die schraubbaren Buchsen eines Labor- oder Festspannungsnetzteils geklemmt werden.
- Stromversorgung
Poweranschluss für Hohlstecker [1]
Schaltbild Poweranschluss für Hohlstecker [2]
Anschlussbild Poweranschluss für Hohlstecker [3]
4mm-Laborbuchsen zur Spannungsversorgung mit einem Labornetzteil oder Universalnetzteil
K2 und K3 sind 4mm-Buchsen, auch Bananenbuchsen oder Prüfbuchsen genannt. Diese befinden sich auf dem Steckplatinen-Projektboard . Diese Buchsen können handelsübliche 4mm-Laborkabel aufnehmen. Das Projektboard kann so mit entsprechenden Spannungsquellen / Stromversorgung direkt verbunden werden, die 4mm-Laboranschlüsse besitzen. In der Regel sind dies:
- Labornetzteile
- Universalnetzteile
K2 ist die schwarze Buchse zum Anschluss des negativen Pols der Betriebsspannung, mit GND im Stromlaufplan bezeichnet.
K3 ist die rote Buchse zum Anschluss des positiven Pols der Betriebsspannung, mit V+ im Stromlaufplan bezeichnet.
D7 ist eine Schottky-Diode, die als Verpolschutz dient. Diese hat einen Spannungsabfall von 0,4V. Eine Siliziumdiode hätte einen Spannungsabfall von 0,7V.
ISP-Interface
Das ISP-Interface K4 wird mit mit einem CEK-Prototypen-Modul Winkelstecker 6 polig CN-IDC01 realisiert
[14]
. Die Programmieranschlüsse und Reset des Mikrocontrollers werden mit dem Modul verbunden. K6 wird, wenn benötigt, mit einer Drahtbrücke auf der Steckplatine realisiert. Zur Verbindung des Moduls mit der Steckplatine werden noch 2 Testkabel flexibel Pin - Buchse
benötigt, da die Stiftleiste direkt vor der hinteren Stiftleiste über diese Kabel mit der Steckplatine verbunden werden muss.
LEDs
Die Signale SCK, MISO, MOSI werden mit den Leuchtdioden D1, D2, D3 des LED-Moduls verbunden. Das CEK-LED Modul [15] hat 6 LEDs und die dazugehörenden Widerstände in Form eines Widerstandsnetzwerks. Die entsprechenden Anschlüsse der Leuchtdioden (Pin 1-6), die Kathoden, können direkt nach Masse geschaltet werden. Die LEDs besitzen eine gemeinsamen Anschluss Pin7, der mit Plus verbunden wird. Die jeweilige LED leuchtet dann, wenn der Anschluss Pin 1-6 auf Minus geschaltet wir (also active low). Um sich mit dem LED-Modul vertraut zu machen, kann man dies erst mal ausprobieren, ohne den Mikrocontroller anzuschließen. Also zunächst Pin 7 mit + und Pin 6 mit - der Steckplatine für die Stromversorgung (Pos. 11) verbinden, dann leuchtet die LED 6.
Stückliste
Das Mikrocontroller Minimalsystem mit AVR ATMega8 wurde mit folgenden Bauteilen aufgebaut:
Versuchsaufbau
- Experimentierplatine / Breaboard / Projektboard BB-2T1D-01
- Drahtbrücken
- Y-Kabel
Kondensatoren
- C1 100NF keramisch
- C2 10µF Elko
CEK Module
- CEK-Modul Poweranschluss 5,5/2,5mm CN-PO1-FA-55-25 [16]
- CEK-Modul LED Modul 6 LEDs rot auswechselbar vertikal LED-01-R61-RD3202 [17]
Halbleiter
- D7 SB1100
- IC1 ATMEGA8(DIL28S) (schon mit dem LED Blink-Programm programmiert)
Stromversorgung
- Steckernetzteil - Schaltnetzteil 5V 2500mA 100V - 240V 50Hz/60Hz Koax-Stecker 5,5/2,5mm
zusätzlich zur Stückliste des AVR ATMega Minimalsystems wird für diesen Versuchsaufbau benötigt:
Versuchsaufbau
- 1x CEK-Modul Winkelstecker 6 polig CN-IDC01-3H-02 [18]
- 2x Testkabel flexibel Anschluss: Pin - Buchse 50mm TSPB50
- Drahtbrücken
Entwicklungs-SW
- Eclipse-AVR (kostenlos) Linux und Windows (siehe Artikel AVR C: Softwareentwicklung mit der Eclipse IDE)
- AVR Studio 4 von Atmel (kostenlos) nur Windows
Mikrocontroller
- ATmega8-16PU 28DIL Gehäuse
Programmiergerät
- AVRISP mk2 von Atmel
alternativ für STK500
- STK500 von Atmel
- Steckernetzteil Schaltnetzteil 3V / 4,5V / 6V / 7,5V / 9V / 12V 600mA DC 100-240V
- DSub 9 Serielles Kabel Buchse-Stecker 1:1 9polig
Siehe auch (Artikel)
Weitere Artikel zum ATmega8 AVR
- Mikrocontroller Minimalsystem mit AVR ATMega8
- Mikrocontroller Modul ATmega8 MC-AVR8
- Fuses ATmega8
- AVR C: LED blinkt
- AVR C: Softwareentwicklung mit der Eclipse IDE
- AVR Assembler: LED blinkt
- Programmieren mit dem MC-AVR8 und avrdude
Downloads
- Ledblink.asm Sourcecode für das Programm "blinkende LED"
- Ledblink.hex .hex File , Intel intellec 8/MDS (Intel HEX Format)
Weitere Artikel CEK Module
Steckplatinen
Bezugsquellen
- CEK - Module [19]
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