Ya muchos conocemos el programador USBasp (gracias a Thomas Fischl) y lo bien que funciona este. El USBasp debe ser uno de los programadores mas conocidos para descargar código a un ATmega, esto gracias a que usa un muy económico ATmega8, que aun no teniendo puerto USB, es capaz de trabajar con una gran cantidad de dispositivos. … y lo mejor de todo: “Es gratis”.
Personalmente lo vengo usando desde el año 2010. Ahora tengo un AVRISPmk2(al parecer ya descontinuado) y un JTAGICE3 (que ya fue remplazado por el Atmel-ICE) y aún en algunas ocasiones uso mi USBasp. Bueno, es este post mostraré cómo usar el “USBasp“ como bootloader.
Un programador USBasp consta básicamente de un ATmega8 que ha sido programado, en la sección de aplicación de su flash, con un código que permite comunicación USB (low speed 1.5Mbps) con el programador y programar otros uCs. Los anteriormente descrito se muestra en la figura 1, donde la sección de booteo del uC (ATmega8) no es usada.
Figura 1.
Pero cuando hablamos de usar el “USBasp” cómo bootloader tendremos un esquema similar a la figura 2. Aquí, el código, “USBasp” , que realizará la comunicación con el programa en la PC (ej. AVRDUDE) es localizado en la sección de booteo de la flash, y es este código el que nos permite poner nuestra aplicación en la sección de aplicación de la flash (usando instrucciones SPM y LPM).
Es decir que no necesitaremos un programador USBasp ya que este lo tendremos integrado en el mismo uC. Lo mejor de todo es que lo podemos poner un diferentes uCs y con diferentes osciladores. Personalmente ya lo he probado con ATmega8 (a 12 y 16MHz), ATmega32(a 12 y 16MHz) y ATmega324P (a 12,16 y 20 MHz).
Figura 2.
El hardware necesario los muestro en la figura 3. Aquí se debe tener algunas consideraciones tales como.
- D+ debe necesariamente ir conectado al pin INT0.
- D- puede ser cualquier pin del puerto D.
- El jumper para iniciar el bootloader puede ser cualquier pin.
Figura 3.
En la figura 4 se muestra el diagrama del flujo del bootloader.
Despues de un reset se inicia en bootloader y este se ejecutara sí:
- La fuente de reset es externa (MCUCSR & (1 << EXTRF)).
- Si el jumper esta colocado ((PINB & (1 << JUMPER_BIT)) == 0).
En otras palabras, para ejecutar el bootloader hay que colocar el jumper y presionar el boton de reset.
Para salir del bootloader sólo hay que quitar el jumper.
Figura 4.
Antes de programar el bootoalder debemos debemos modificar los siguientes fuses.
- En High Fuse debemos seleccionar una de las secciones que tengan como mínimo 1024 words (2048 bytes) ya que el bootloader ocupa más de 1900 bytes. También debemos seleccionar “Boot Reset Enable” para que el programa inicie en la sección de booteo y no en la de aplicación. Para ATmega8 recomiendo 0xC8.
- En Low Fuses debemos seleccionar alguna de las opciones Ext. Crystal/Resonator High Freq. Para un ATmega8 recomiendo 0xFF.
Figura 5.
Figura 6.
SOFTWARE
El código original lo pueden encontrar en el siguiente enlace link.
Aquí les dejo el proyecto en ATMEL STUDIO 7 USBasp-boot. El proyecto esta configurado para un ATmega8 a 12MHz, pero puede ser cambiado facilmente a otros dispositivos.
Las modificaciones necesarias para usarlo con otros dispositivos son las siguientes:
- Sí se quiere usar otras frecuencias de oscilador debemos hacer el cambio en Toolchain>Symbols. Las frecuencia pueden ser de 12,15,16,18 y 20 MHz. En las figuras 7 y 8 se muestran los lugares donde se deben realizar los cambios de frecuencia.
Figura 7.
Figura 8.
También debemos decirle al compilador que el código generado debe iniciar en el sección de booteo seleccionada en los High Fuses. En el ejemplo de la figura 5 se selecciono “Boot start address=0x0C00” donde 0xC00 es la dirección, en words, de inicio de la sección de booteo.
Tenemos dos formas de reasignar el inicio del código:
En la figura 9 se hace la reasignación usando el inicio de la dirección en words (0x0C00).
En la figura 10 se hace la reasignación usando el inicio de la dirección en bytes (0x1800). Nosotros debemos seleccionar sóla una de las dos formas (Figura 9 o 10).
Hay que tener en cuenta que 0x0C00 words = 0x1800 bytes.
Figura 9.
Figura 10.
En la figura 11 se muestra parte del código generado. Aquí vemos que el inicio es en la dirección 0x1080 (para 2014 bytes). Cuando el código generado es para la sección de aplicación la dirección de inicio es 0x0000.
Figura 11.
En la figura 12 se indica que el se usará PD3 para conectar D- del USB. Esto lo podemos cambiar a algún otro pin en el mismo puerto.
Figura 12.
En la figura 13 se indica el pin que se usará para el jumper de inicio del bootloader. Este puede ser cualquier pin que no se esté usando.
Figura 13.
En la figura 14 se activa la resistencia pull up correspondiente al pin del jumper.
Figura 14.
En la figura 15 se evalúa la condición para permanecer o salir del área de booteo.
Figura 15.
En los caso de la figura 14 y 15 se pueden usar el pin y el puerto que se deseé.
Si el ATmega que queremos usar no se encontrase en la lista de la figura 16 corresponde agregarlo con sus respectivos “SIGNATURE BYTES”.
Figura 16.
El proyecto es para un ATmega8, cómo cambiamos de dispositivo ?
- Damos click en l icono
- Click en “Change Device…”
- Seleccionamos el nuevo dispositivo.
- Ya habremos cambiado nuestro nuevo dispositivo.
- Luego sólo queda compilar y tendremos el .hex del bootloader para poder programarlo.
Finalmente, y cuando el bootolader se encuentre instalado, podremos usar programas como SinaProg para descargar nuestra aplicación sin afectar el bootloader.
hay que resaltar que el bootloader no permite hacer cambio de los fuses. En resumen:
- Preparar el hardware (figura 3).
- Con un programador cualquiera cambiar los fuses del uC (figura 5).
- Hacer los cambios en el software, sólo si son requeridos: F_CPU (figuras 7 y 8), .text (figura 9 ó 10), D- (figura 12), JUMPER_BIT (figura 13), PORT/PIN JUMPER (figuras 14 y 15).
- Agregar un nuevo uC si falta (figura 16).
Espero que esto les sea de utilidad, ya que no necesitar un programador puede ser muy útil.
