ATmega128, ATmega128L - 8-разрядный AVR-микроконтроллер с внутрисистемно программируемой флэш-памятью емкостью 128 кбайт (стр. 65 )

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".

Программирование через интерфейс JTAG

Для программирования через интерфейс JTAG требуется использовать четыре специфических вывода JTAG-интерфейса: TCK, TMS, TDI и TDO. Управление выводами сброса и тактирования микроконтроллера не требуется. Для активизации JTAG-интерфейса необходимо запрограммировать конфигурационный бит JTAGEN. В состоянии поставки у микроконтроллера данный бит запрограммирован. Кроме этого, необходимо сбросить бит JTD в регистре MCUCSR. Альтернативно бит JTD можно сбросить путем удержания входа сброса в низком состоянии в течении двух тактов ЦПУ, после чего выводы JTAG-интерфейса доступны для программирования.

Этим обеспечивается возможность использовать выводы JTAG-интерфейса в качестве линий ввода-вывода в процессе нормальной работы, а при необходимости выполнить внутрисистемное программирование через JTAG-интерфейс. Обратите внимание, что данный метод не может использоваться для граничного сканирования или внутренней отладки через выводы JTAG-интерфейса. В таком случае выводы JTAG-интерфейса должны использоваться только для этих целей. Также необходимо выделить, что, как при последовательной передачи, так и при последовательном приеме, первым передается младший разряд всех сдвиговых регистров.

Программирование специфических JTAG-инструкций

Регистр инструкции является 4-х разрядным и, поэтому, поддерживает 16 инструкций. JTAG-инструкции, полезные для программирования, представлены ниже.

Код операции каждой инструкции показан за наименованием инструкции в 16-тиричном формате. Текстом описывается, какой регистр данных выбирается в качестве пути между TDI и TDO для каждой инструкции.

Состояние "тест-старт/свободен" TAP-контроллера используется для генерации внутренней синхронизации. Он может также использоваться как промежуточное состояние "простоя" между JTAG-последовательностями. Граф-автомат для изменения слова инструкции на рисунке 146.

Рисунок 146. Граф-автомат изменения слова инструкции

AVR_RESET; $C

Специфическая инструкция, которая поддерживается AVR-микроконтроллерами, для принудительного перевода микроконтроллера в состояние сброса. TAP-контроллер не сбрасывается при выполнении данной инструкции. В качестве регистра данных выступает одноразрядный регистр сброса. Обратите внимание, что микроконтроллер будет находиться непрерывно в состоянии сброса, пока в регистре сброса (и цепи сканирования) будет записана лог. 1. Выход данной цепи не защелкивается.

Активными состояниями являются:

СДВИГ РД: Регистр сброса сдвигается под управлением входа TCK.

PROG_ENABLE ($4)

Специфическая инструкция для разрешения программирования через JTAG-порт. 16-разр. регистр разрешения программирования выбирается в качестве регистра данных. Активными состояниями являются следующие:

СДВИГ РД: сигнатурный код разрешения программирования загружается в регистр данных.

МОДИФ РД: сравнение с сигнатурным кодом разрешения программирования и ввод режима программирования при обнаружении совпадения.

PROG_COMMANDS ($5)

Специфическая инструкция для ввода команд программирования через порт JTAG. 15-разр. регистр команд программирования выбирается в качестве регистра данных. Активными состояниями являются:

  ЗАХВАТ РД: результат предыдущей команды загружается в регистр данных.

  СДВИГ РД: регистр данных сдвигается под управлением тактового входа TCK, сдвигом выводится результат предыдущей команды и вводится новая команда.

  МОДИФ_РД: команды программирования поступает на входы флэш-памяти.

  ТЕСТ-СТАРТ/СВОБОДЕН: генерируется один такт синхронизации, выполняется загруженная команда (не всегда требуется, см. табл. 131).

PROG_PAGELOAD ($6)

Специфическая JTAG-инструкция, которая непосредственно загружает страницу данных флэш-памяти через JTAG-порт. 2048-битный виртуальный регистр загрузки страницы флэш-памяти выбирается в качестве регистра данных. Он является виртуальной цепью сканирования с длиной равной количеству бит в странице флэш-памяти. Внутренний сдвиговый регистр - 8-разрядный. В отличие от большинства JTAG-инструкций состояние МОДИФ РД не используется для передачи данных из сдвигового регистра. Данные автоматически передаются в страничный буфер флэш-памяти побайтно в состоянии СДВИГ РД.

Активными состояниями являются:

  СДВИГ РД: страница данных флэш-памяти вводится через TDI под управлением TCK и автоматически загружается в страницу флэш-памяти побайтно.

PROG_PAGEREAD ($7)

Специфическая JTAG-инструкция полного считывания одной страницы флэш-памяти через JTAG-порт. 2056-разрядный виртуальный регистр чтения страницы флэш-памяти выбирается в качестве регистра данных. Он является виртуальной цепью сканирования с длиной эквивалентной количеству бит одной страницы флэш-памяти + 8 бит. Внутренний сдвиговый регистр является 8-ми разрядным. В отличие от большинства JTAG-инструкций состояние МОДИФ РД не используется для передачи данных из сдвигового регистра. Данные автоматически передаются из страничного буфера флэш-памяти побайтно в состоянии СДВИГ РД.

Активными состояниями являются:

  СДВИГ РД: автоматически считывается один байт данных из флэш-памяти и передается сдвигом через TDO под управлением входа TCK. Вход TDI игнорируется.

Регистры данных

Регистры данных выбираются регистрами JTAG-инструкций, как описано "Специфические JTAG-инструкции программирования". Ниже перечислены регистры данных, которые относятся к операциям программирования:

  Регистр сброса

  Регистр разрешения программирования

  Регистр команд программирования

  Виртуальный регистр загрузки флэш-памяти

  Виртуальный регистр чтения флэш-памяти

Регистр сброса

Регистр сброса является тестовым регистром данных и используется для сброса микроконтроллера в процессе программирования. Такой сброс требуется перед вводом режима программирования. Запись лог. 1 в регистр сброса приводит к установке низкого уровня на внешнем входе сброса "Reset". Микроконтроллер будет находиться в состоянии сброса до тех пор, пока регистр сброса имеет единичное состояние. В зависимости от настроек синхронизации конфигурационными битами после записи лог.0 в регистр сброса микроконтроллер задержится в состоянии сброса в течение фиксированного промежутка времени (см. также "Источники синхронизации"). Выход из данного регистра данных не защелкивается, т. к. сброс наступает незамедлительно, как показано на рисунке 123.

Регистр разрешения программирования

Регистр разрешения программирования является 16-разрядным. Содержимое этого регистра сравнивается с сигнатурным кодом разрешения программирования "1010_0011_0111_0000". Если содержимое регистра совпадает с сигнатурным кодом разрешения программирования, то разрешается программирование через порт JTAG. Регистр принимает нулевое состояние после сброса при подаче питания и должен быть сброшен при выходе из режима программирования.

Рисунок 147. Регистр разрешения программирования

Регистр команд программирования

Регистр команд программирования является 15-разрядным регистром. Данный регистр используется для последовательной загрузки команд программирования, при этом передается результат предыдущей команды. Набор JTAG-инструкций программирования показан в таблице 131. Граф-автомат загрузки команд программирования показан на рисунке 149.

Рисунок 148. Регистр команд программирования

Таблица 131. JTAG-инструкции программирования

Инструкция	Последовательность TDI	Последовательность TDO	Примечания
1a. Стирание кристалла	0100011_10000000 0110001_10000000 0110011_10000000 0110011_10000000	xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx
1b. Опрос завершения стирания кристалла	0110011_10000000	xxxxxox_xxxxxxxx	(2)
2a. Ввод записи флэш-памяти	0100011_00010000	xxxxxxx_xxxxxxxx
2b. Загрузка старшего адресного байта	0000111_aaaaaaaa	xxxxxxx_xxxxxxxx	(9)
2c. Загрузка младшего адресного байта	0000011_bbbbbbbb	xxxxxxx_xxxxxxxx
2d. Загрузка младшего байта данных	0010011_iiiiiiii	xxxxxxx_xxxxxxxx
2e. Загрузка старшего байта данных	0010111_iiiiiiii	xxxxxxx_xxxxxxxx
2f. Запись данных	0110111_00000000 1110111_00000000 0110111_00000000	xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx	(1)
2g. Запись страницы флэш-памяти	0110111_00000000 0110101_00000000 0110111_00000000 0110111_00000000	xxxxxxx_xxxxxxx xxxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx	(1)
2h. Опрос завершения записи страницы флэш-памяти	0110111_00000000	xxxxxox_xxxxxxxx	(2)
3a. Ввод чтения флэш-памяти	0100011_00000010	xxxxxxx_xxxxxxxx
3b. Загрузка старшего адресного байта	0000111_aaaaaaaa	xxxxxxx_xxxxxxxx	(9)
3c. Загрузка младшего адресного байта	0000011_bbbbbbbb	xxxxxxx_xxxxxxxx
3d. Чтение младшего и старшего байта данных	0110010_00000000 0110110_00000000 0110111_00000000	xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_oooooooo xxxxxxx_oooooooo	младший байт старший байт
4a. Ввод записи ЭСППЗУ	0100011_00010001	xxxxxxx_xxxxxxxx
4b. Загрузка старшего адресного байта	0000111_aaaaaaaa	xxxxxxx_xxxxxxxx	(9)
4c. Загрузка младшего адресного байта	0000011_bbbbbbbb	xxxxxxx_xxxxxxxx
4d. Загрузка байта данных	0010011_iiiiiiii	xxxxxxx_xxxxxxxx
4e. запись данных	0110111_00000000 1110111_00000000 0110111_00000000	xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx	(1)
4f. Запись страницы ЭСППЗУ	0110011_00000000 0110001_00000000 0110011_00000000 0110011_00000000	xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx	(1)
4g. Опрос завершения страничной записи	0110011_00000000	xxxxxox_xxxxxxxx	(2)
5a. Ввод чтения ЭСППЗУ	0100011_00000011	xxxxxxx_xxxxxxxx
5b. Загрузка старшего адресного байта	0000111_aaaaaaaa	xxxxxxx_xxxxxxxx	(9)
5c. Загрузка младшего адресного байта	0000011_bbbbbbbb	xxxxxxx_xxxxxxxx
5d. Чтение байта данных	0110011_bbbbbbbb 0110010_00000000 0110011_00000000	xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_oooooooo
6a. Ввод записи конфигурационных бит	0100011_01000000	xxxxxxx_xxxxxxxx
6b. Чтение младшего байта данных (6)	0010011_iiiiiiii	xxxxxxx_xxxxxxxx	(3)
6c. Запись расширенного конфигурационного байта	0111011_00000000 0111001_00000000 0111011_00000000 0111011_00000000	xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx	(1)
6d. Опрос завершения записи расширенного конфигурационного байта	0110111_00000000	xxxxxox_xxxxxxxx	(2)
6e. Загрузка младшего байта данных (7)	0010011_iiiiiiii	xxxxxxx_xxxxxxxx	(3)
6f. Запись старшего конфигурационного байта	0110111_00000000 0110101_00000000 0110111_00000000 0110111_00000000	xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx	(1)
6g. Опрос завершения записи конфигурационного байта	0110111_00000000	xxxxxox_xxxxxxxx	(2)
6h. Загрузка младшего байта данных(7)	0010011_iiiiiiii	xxxxxxx_xxxxxxxx	(3)
6i. Запись младшего конфигурационного байта	0110011_00000000 0110001_00000000 0110011_00000000 0110011_00000000	xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx	(1)
6j. Опрос завершения записи конфигурационного байта	0110011_00000000	xxxxxox_xxxxxxxx	(2)
7a. Ввод записи бит защиты	0100011_00100000	xxxxxxx_xxxxxxxx
7b. Загрузка байта данных(9)	0010011_11iiiiii	xxxxxxx_xxxxxxxx	(4)
7c. Запись бит защиты	0110011_00000000 0110001_00000000 0110011_00000000 0110011_00000000	xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx	(1)
7d. Опрос завершения записи бит защиты	0110011_00000000	xxxxxox_xxxxxxxx	(2)
8a. Ввод чтения бит защиты/конфигурационных бит	0100011_00000100	xxxxxxx_xxxxxxxx
8b. Чтение расширенного конфигурационного байта (6)	0111010_00000000 0111011_00000000	xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_oooooooo
8c. Чтение старшего конфигурационного байта (7)	0111110_00000000 0111111_00000000	xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_oooooooo
8d. Чтение младшего конфигурационного байта (8)	0110010_00000000 0110011_00000000	xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_oooooooo
8e. Чтение бит защиты (9)	0110110_00000000 0110111_00000000	xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxoooooo	(5)
8f. Чтение конфигурационных бит и бит защиты	0111010_00000000 0111110_00000000 0110010_00000000 0110110_00000000 0110111_00000000	xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_oooooooo xxxxxxx_oooooooo xxxxxxx_oooooooo xxxxxxx_oooooooo	(5) расш. конф. байтстарш. конф. байтмл. конф. байтбиты защиты
9a. Ввод чтения сигнатурного байта	0100011_00001000	xxxxxxx_xxxxxxxx
9b. Загрузка адреса байта	0000011_bbbbbbbb	xxxxxxx_xxxxxxxx
9c. Чтение сигнатурного байта	0110010_00000000 0110011_00000000	xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_oooooooo
10a. Ввод чтения калибровочного байта	0100011_00001000	xxxxxxx_xxxxxxxx
10b. Загрузка адреса байта	0000011_bbbbbbbb	xxxxxxx_xxxxxxxx
10c. Чтение калибровочного байта	0110110_00000000 0110111_00000000	xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_oooooooo
11a. Загрузка команды "нет операции"	0100011_00000000 0110011_00000000	xxxxxxx_xxxxxxxx xxxxxxx_xxxxxxxx

Сокращения: