МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ AVR: FUSE-БИТЫ

   В данном обзоре рассмотрим, что же такое fuse-биты и для чего они нужны, так как это вызывает много непонимания (да и разработчики прошиващего софта вертят их как хотят). В результате этого контроллеры AVR кучами складываются в коробки до «лучших времен». Для примера рассмотрим fuse-биты на примере МК ATMega8. Для других типов контроллеров AVR назначение уточняются в даташите на конкретный МК (не ленитесь читать документацию). Итак, поехали! Все фьюз-биты МК разделены на 2 байта – старший (Fuse High Byte) и младший (Fuse Low Byte). Разбор конечно же начнем со старшего байта.

старший байт

 RSTDISBL – определение режима работы пина RESET. Данный пин может работать в 2-х режимах как вывод внешнего сброса или как порт ввода-вывода. 
 RSTDISBL=1 – пин настроен на работу как вывод внешнего сброса.
 RSTDISBL=0 – пин работает как порт ввода-вывода. Данный режим работы отключит возможность последовательного программирования и поможет только параллельный программатор.
 WDTON – включение и отключение сторожевого таймера (Watch Dog Timer), который выполняет защиту от зависания программы, выполняемой МК. В основном применяется в ответственных программах, где зависание нежелательно.
 WDTON=1 – сторожевой таймер отключен (можно включить программно через бит WDT регистра WDTCR).
 WDTON=0 – сторожевой таймер включен (программно отключить не получится).
 SPIEN – разрешение последовательного программирования.
 SPIEN=0 – последовательное программирование разрешено.
 SPIEN = 1 – последовательное программирование запрещено.
Если отключить режим последовательного программирования, то сможет помочь только параллельный программатор. Во многих программах для прошивки данный бит изменить нельзя (чекбокс недоступен).
 CKOPT – бит опций тактового генератора. Его разберем позже, когда доберемся до младшего байта.
 EESAVE - бит защиты данных, хранящихся в EEPROM памяти при стирании микросхемы. Если данный бит не установлен, т.е. EESAVE = 1, то при стирании микросхемы затрутся данные, хранящиеся в EEPROM. 
 BOOTSZ1…0 – биты определяющие объем flash-памяти, отводимой под бутлоадер.
Бутлоадер – это набор команд, даже точнее – это программа, которая болтается в конце flash-памяти МК, способная принимать данные от внешних устройств при наступлении какого-либо события и заносить их во flash-память. Бутлоадер применяется в основном для прошивки МК без использования спецпрограмматора.
 BOOTRST – бит, определяющий с какого места начнется загрузка контроллера после сброса.
 BOOTRST = 1 – загрузка начнется с нулевого адреса
 BOOTRST = 0 – загрузка начнется с адреса начала области flash-памяти, выделенной под бутлоадер.
   Вот и добрались до младшего байта.

младший байт

 BODLEVEL и BODEN – биты, управляющие схемой мониторинга напряжения питания контроллера (Vcc). Если напряжение опуститься ниже установленного битом BODLEVEL, то МК сброситься и будет держаться в режиме сброса, пока напряжение не превысит установленный порог.

 BODLEVEL = 1 – пороговое напряжение равно 2,7В.
 BODLEVEL = 0 – Пороговое напряжение равно 4В.
 BODEN = 1 – схема мониторинга неактивна.
 BODEN = 0 – схема мониторинга напряжения питания активна.
 SUT1…0 – биты, определяющие время запуска микроконтроллера (см. режимы работы тактового генератора). После подачи на МК питания, выхода его из режима энергосбережения или после сброса, МК начинает работать не сразу, а по истечении определенного времени. Как раз это время и задают данные биты. Если время старта не важно, то ставим максимум SUT1…0 = 11. Все операции, выполняемые контроллерам, производятся по импульсам, приходящим от тактового генератора. Тактовый генератор может быть встроенным в МК, либо быть внешним.

   Внутренний генератор может работать в нескольких режимах:

- с внутренней задающей RC-цепочкой;
- с внешней задающей RC-цепочкой;
- с внешним задающим кварцевым или керамическим резонатором.
   При работе контроллера от внешнего тактового генератора на его вход XTAL1 подаются прямоугольные импульсы от какого-либо внешнего генератора:
Все эти режимы работы задаются битами CKSEL3…0.

Внутренний генератор с внутренней задающей RC-цепочкой

Внутренний генератор с внутренней задающей RC-цепочкой

   Все МК типа ATMega8 поставляются с завода со значением битов CKSEL3…0=0001, т.е. настроены на работу с тактовой частотой 1 МГц от внутреннего генератора с внутренней задающей RC-цепочкой. Время старта в данном режиме работы определяется по таблице:

Время старта

   Внутренний генератор с внешней задающей RC-цепочкой

Внутренний генератор с внешней задающей RC-цепочкой

   Согласно даташиту емкость конденсатора должна быть не менее 22 пФ. При условии, что CKOPT=0 между выводом XTAL1 и GND подключается внутренний конденсатор емкостью 36 пФ и внешний конденсатор можно исключить. Частота задающей RC-цепочки определяется соотношением f=1/(3RC). В соответствии с выбором RC-цепочки биты CKSEL3…0 устанавливаются в соответствии с таблицей:

Частота задающей RC-цепочки

   Время старта в данном режиме определяется по таблице:

Время старта в данном режиме

   Внутренний генератор с внешним резонатором

Внутренний генератор с внешним резонатором

   Частота тактового генератора будет определяться частотой кварца. При выбранной частоте кварца биты CKSEL3…1 выбираем из таблицы:

При выбранной частоте кварца биты CKSEL3…1 выбираем из таблицы

   Комбинация CKSEL3…1 = 101 должна использоваться только с керамическим резонатором (см. примечание под таблицей). Время старта выбирается из таблицы:

Время старта выбирается из таблицы

   При работе тактового генератора с внешним резонатором значение бита CKOPT определяет режим работы усилителя тактового генератора для раскачки резонатора. При CKOPT = 0 амплитуда колебаний максимальна, что дает устойчивость к помехам и возможность работать на всем диапазоне частот. При CKOPT = 1 амплитуда колебаний меньше (генератор работает в экономном режиме) и возможны сбои при работе контроллера из-за различных помех. Так что если нет жестких требований к энергосбережению устройства, то CKOPT = 0. Кроме работы с высокочастотными резонаторами, контроллер способен работать также на частотах так называемых часовых кварцев (32768 Гц). Для этого значение CKSEL3…0 = 1001. При CKOPT = 0 между XTAL1 и GND, и XTAL2 и GND подключаются внутренние конденсаторы, а внешние конденсаторы в данном случае можно исключить. Время старта определяется из таблицы:

контроллер способен работать также на частотах часовых кварцев

   Внешний тактовый генератор

Внешний тактовый генератор микроконтроллера - схема

   Для выбора данного режима устанавливаем CKSEL3…0 = 0000. Установка CKOPT = 0 позволяет подключить между XTAL1 и GND, и XTAL2 и GND внутренние конденсаторы 36 пФ (зачем?). Время старта опять же определяется из таблицы:

время старта, fuse-биты

   Кроме младшего и старшего fuse-байтов в окне прошивальщика можно увидеть Lock Bit Byte – так называемый байт защиты. С помощью изменения значения битов данного байта можно запрещать и разрешать доступ к памяти программ (flash-памяти), EEPROM и области бутлоадера. Можно сказать, что биты этого байта предназначены для защиты того, что есть в контроллере. В основном это надо разработчику, чтобы защитить свой интеллектуальный труд от кражи и обычному пользователю эти биты особо неинтеесны.

   Немного о прошивающем софте


   Немало косяков с залочкой контроллеров возникает из-за прошивающего софта. В каких-то программах галка в чекбоксе означает 0, а в каких-то 1. Перечислять значения галки в каждой программе бесполезно, так как этих программ навалом. Поэтому дам совет, как определить who is who. Берем МК и подключаем его к последовательному программатору, заходим в режим программирования fuse-битов и считываем все байты. Смотрим значение бита SPIEN. Т.к. последовательное программирование разрешено, то SPIEN = 0. А теперь смотрим что стоит в чекбоксе напротив данного бита. Если стоит галка, то в данной программе это означает 0, если чекбокс пуст, то галка в данной программе означает 1. При прошивке всегда шейте первым делом прошивку, а fuse-биты в самую последнюю очередь, т.к. fuse-биты могут быть настроены не от работы тактового генератора с внутренней RC-цепочкой или вообще в данной схеме пин RESET используется как обычный порт. Перед прошивкой fuse-битов всегда делайте их считывание, т.к. при выставлении только нужных битов остальные зашьются как есть на экране. Автор статьи: skateman.

Не забудьте поделиться с друзьями


Это тоже полезно посмотреть:


ИНДИКАТОРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

    Опыты по созданию неоновых индикаторов ВЧ и электромагнитного поля, игрушки на их основе.


РАДОНОВАЯ ЛОВУШКА

     Принципиальная схема и конструкция простой самодельной ловушки для радона - приставки к дозиметру.


РЕМОНТ DVD ПЛЕЕРА ELENBERG

     Обмен опытом: как восстановить работоспособность блока механики старого плеера ДВД-дисков.


СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ МАГНИТНОГО ПУСКАТЕЛЯ

     Основные принципиальные схемы подключения магнитных пускателей на 220 или 380 вольт, в том числе реверсивных.


СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ ДВОЙНОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

     Как правильно подсоединить к сети 220В сдвоенный выключатель света.


МОБИЛЬНАЯ ПРОСЛУШКА




Популярные схемы
УСИЛИТЕЛЬ ДЛЯ ГИТАРЫ

     Полная классическая, не ламповая схема предварительного и оконечного усилителя мощности для электрогитары.


СХЕМА ТАЙМЕРА

      Таймер питается от электросети, а синхронизируется от кварцевого резонатора. Он предназначен для ограничения времени работы какой-либо нагрузки. 

САМОДЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

САМОДЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ     Простой самодельный усилитель в корпусе от старого советского УМЗЧ.

ХОЛОДИЛЬНИКИ SAMSUNG С ...

     Краткий обзор холодильников Самсунг с компрессором инверторного типа, их преимущества и недостатки.

РЕМОНТ ВЕНТИЛЯТОРА ВИДЕ...

     Самостоятельный ремонт кулера видеокарты GeForse nvidia 8400.

БЫТОВЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ Н...

     Характеристика стабилизаторов напряжения. Выбор и эксплуатация в бытовых и производственных условиях.

ЧАСЫ ИЗ ВОЛЬТМЕТРА

     Оригинальные часы на микроконтроллере, где отклонение стрелок нескольких вольтметров показывает текущее время.


РЕМОНТ КУЛЕРА СВОИМИ РУ...

     Самостоятельный ремонт обычного кулера от компьютера - полная разборка и фотографии его элементов.