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AVR芯片的ISP全攻略+熔絲補救方法
摘要: 并行編程,最早的編程方法,功能最強大,但需要連接較多的引腳,通常需要12V~24V的高壓,以示區(qū)別,下面稱為 高壓并行編程。 ISP(In System Programmability) 在系統編程,簡稱為 串行下載 IAP(In Application Programing) 在應用編程,BootLoader也是類似的意思
Abstract:
Key words :

并行編程,最早的編程方法,功能最強大,但需要連接較多的引腳,通常需要12V~24V的高壓,以示區(qū)別,下面稱為 高壓并行編程。 
ISP(In System Programmability)  在系統編程,簡稱為 串行下載
IAP(In Application Programing)  在應用編程,BootLoader也是類似的意思

1 ISP雖然利用了SPI接口(例外:M64/M128為UASRT0接口,Tiny13等沒有SPI接口)的引腳,但只在復位時起作用,而且下載完成后合格的下載器會自動斷開端口的連接,對正常工作時沒有影響的( 在產品應用中,下載器一定是不會一直粘在上面的)。
2 雖然高壓并行下載能修復任何熔絲位,但對于貼片封裝來說是很不現實的,所以ISP接口是最常用的下載方式了
3 雖然IAP是一種新的升級方法,但IAP程序本身也是要先用高壓并行下載或ISP來燒進芯片里面才行
4 Tiny13等少管腳AVR芯片因為管腳實在太少了,有ISP,但沒有[高壓并行編程]而特制了[高壓串行編程] 

所以,產品上一般都留有ISP接口插座,或更省位置的----留6個焊盤就行了


ISP的工作前提 
    1 芯片沒有物理損壞
    2 芯片的SPIEN熔絲位=0    使能ISP功能
    3 芯片的RSTDISBL熔絲位=1 RESET引腳有效 (假如芯片有這個熔絲位)
    4 線路正常---------接錯線? 短路?
    5 下載器正常-------特別要考慮 連線的接觸不良問題
    6 電源


   運行時鐘      ISP時鐘(必須低于運行時鐘的1/4)
    4096Hz        <1024Hz       //很變態(tài)的用法,外接32.768KHz晶體+CKDIV8 ,不過AVRISP還是提供了603Hz這個速度了
                                //另一簡易解決辦法是 下載時在32.768KHz晶體并聯一個1MHz晶體,雙龍的下載線就配有一個8MHz的石英晶體
   32768Hz        <8192Hz
     128KHz       < 32KHz       //內部RC128KHz
     1.0MHz       <250KHz       //默認值(包括8MHz+CKDIV8),所以AVRISP的ISP速度多為230KHz
     8.0MHz      <2000KHz
    16.0MHz      <4000KHz
運行時鐘不等于震蕩器的頻率,因為部分AVR芯片有系統時鐘預分頻器,可以對震蕩器進行1~256分頻
CKDIV8熔絲位決定CLKPS位的初始值。
若CKDIV8未編程,CLKPS位復位為“0000”;若CKDIV8 已編程,CLKPS 位復位為“0011”,給出啟動時分頻因子為8

AVRISP可提供的ISP時鐘 921.6KHz,230.4KHz, 57.6KHz,28.8KHz,4.0KHz, 603Hz
STK500可提供的ISP時鐘 1.845MHz,460.8KHz,115.2KHz,57.6KHz,4.0KHz,1206Hz

   時鐘設定      ISP方案
   內部RC        選擇合適的ISP速度
   外部RC        接上合適的電阻和電容,選擇合適的ISP速度。------補救: 外部時鐘源接到XTAL1
                 外部RC 根本就沒有什么意義,頻率精度/穩(wěn)定度不高,成本也沒有降低,所以新的AVR芯片已經沒有這個選項了。
                 各位網友要注意的是錯誤設定后補救方法
   外部晶體      接上合適的晶體,選擇合適的ISP速度。      ------補救: 外部時鐘源接到XTAL1
   外部時鐘      接上合適的時鐘源,選擇合適的ISP速度。    ------補救: 外部時鐘源接到XTAL1
外部時鐘源可以是 外部(4MHz)有源晶體輸出,其他MCU的XTAL2腳,各種方波振蕩電路(NE555)輸出等


大部分AVR芯片的ISP端口是  SCK,MOSI,MISO,RESET
而M64/M128的ISP端口是     SCK, PDI, PDO,RESET
     而且M64/M128出廠默認兼容M103----熔絲位M103C=0,很多新特性不能使用,程序也可能不能正常運行
     ----因為C編譯器通常默認自動把SP指向SRAM的末端,M103=0x0FFFH, M64/M128=0x10FFH,必然出錯!


AVR的所有熔絲位均是: 
   1 未編程,多為不起作用的意思。 
   0   編程,多為  起作用的意思。 
  基于可編程工藝的都是這樣: 
  PROM/EEPROM/FLASH都是出廠時和擦除后變?yōu)槿?(0xFF)的,要編程才能變成0。 
  反過來就是了,跟CE/OE/INT都是[低電平有效]一樣,都是很常見。


在ISP模式下永遠不能訪問(修改)SPIEN位,這是AVR芯片的硬件保護
有獨立RESET腳的M16/M32/M64/M128等,在ISP模式下根本就就不會令ISP無效,無論如何修改熔絲位,都能恢復正常。
M8/M48/M88/M168/Tiny系列有RSTDISBL熔絲位可以令導致RESET失效而令ISP無法工作外,其他情況都能恢復正常。

一般來說,只要滿足ISP的工作前提,再把XTAL1接到一個4MHz有源晶體的輸出,基本是萬試萬靈的。

不要忘記,并行高壓編程的時鐘信號也是從XTAL1導入方波信號的。
如果有源晶振的方法不行(除了ISPEN=0,RSTDISBL=0情況外),恐怕高壓編程也未必能奏效。


JTAG的影響(M16,M32,M128等):
   JTAG能訪問 SPIEN 和 JTAGEN,要是不小心同時改成SPIEN=1,JTAGEN=1,將會導致MCU鎖死,需要高壓并行編程才能恢復。


DebugWIRE的影響:(M48,M88,M168,T2313等,數據手冊里面的資料不是很詳細)
   由于DebugWIRE使用RESET腳來通訊,所以跟ISP有所沖突
   可以通過ISP或并行高壓編程來使能DebugWIRE功能[即DWEN=0],使能DebugWIRE功能后,ISP功能失效。
   可以通過DebugWIRE來關閉DebugWIRE功能[即DWEN=1],關閉DebugWIRE功能后,如果RSTDISBL=1,SPIEN=0,ISP功能有效。
   比較特殊的是 DebugWIRE調試中,斷點的使用會降低Flash 數據記憶時間 DebugWIRE調試用的器件不能發(fā)給最終客戶。
   JTAG MKII同時具備JTAG/DeubgWIRE/ISP三種功能,可以輕松實現DebugWIRE/ISP的切換。
     (軟件需要升級到1.09版以后 即對應AVRstudio 4.12以后版本)
        最新版本 JTAG MK2使用說明中文pdf(20051125)
   設計使用debugWIRE 的系統時,必須進行下面的檢查:
   • dW/(RESET) 的上拉電阻不得小于10kΩ。debugWIRE 并不需要上拉電阻
   • 將 RESET 引腳與 VCC 直接連接將無法工作
   • 使用debugWIRE 時必須斷開與RESET 引腳連接的電容
   • 必須斷開所有的外部復位源

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