ISP программатор из Arduino. Разберемся и с ATtiny. Программное обеспечение и заметки. Интерфейс внутрисистемного программирования ISP

Внимание! Порядок добавления тегов имеет значение! Начинайте добавлять с наиболее важного. По возможности пользуйтесь уже существующими тегами

Универсальный AVR-программатор на Arduino.

Как то понадобилось мне позаливать скетч из Arduino IDE в мелкий восьминогий ATTiny85, как правило, для этого используется Arduino с соответствующим скетчем ArduinoISP. Несколько китайских клонов Arduino Nano у меня имелось, поэтому и использовал их. Все бы хорошо, но мне не недоставало одного вывода. Точнее он имеется у тини (вывод RESET), но чтобы задействовать его как цифровой вход, нужно запрограммировать соответствующий фьюз. С помощью ArduinoISP это можно сделать только один раз, и последующие попытки заливки скетчей с помощью этого и других программаторов ISP становятся невозможными, поскольку вывод с функцией RESET становится не доступным. Если дальнейшей модификации скетча (программы) не требуется, то и проблем нет, но в процессе разработки какого то устройства требуется неоднократная перепрошивка мк. Выход из этой ситуации один - использование высоковольтного программатора. Для AVR контроллеров с выводами 8, 14 используется высоковольтное последовательное программирование, а для мк с выводами 20 и больше - высоковольтное параллельное. Я озадачился поиском подобного программатора, но для меня было принципиально важно, чтобы он был на основе Arduino и работал из под Arduino IDE. Рассматривал вариант использования восстановителя фьюзов для тини, но уж очень хлопотная получается перепрошивка. Это нужно сначала восстановить фьюз, затем перепрошить мк, затем фьюз и т.д. В силу своих скромных способностей в программировании, вариант самому написать скетч для высоковольтного программатора на Arduino отпадал. А вот поиск в инете увенчался успехом. Спасибо парню по имени Matthias Neerache , который создал для нас этот уникальный софт для ардуино.

Итак, какие функции умеет выполнять Arduino под управлением этой «подопытной обезьяны» (ScratchMonkey). Из мануала -

ScratchMonkey использует расширенную версию протокола STK500v2. Он реализует следующие методы программирования:

- ISP (In-Sistem Programming) внутрисхемное программирование использует 4х проводный протокол SPI для программирования и поддерживается почти всеми AVR мк. Главный недостаток - при определенных установках фьюзов может быть не пригодным для использования. В ISP режиме ScratchMonkey работает аналогично встроенному в IDE ArduinoISP программатору. Однако, ScratchMonkey немного более универсальный, поддерживает микроконтроллеры с более чем 128КБ флэш-памяти, и может работать с различными настройками фьзов определяющих режим генератора тактовой частоты мк. Имеет дополнительный выход XTAL (сигнал тактовой частоты), что позволяет запрограммировать мк с настройкой фьюзов на внешний генератор. Кроме того, ScratchMonkey может эмулировать SPI (на те же пины) на более низкой частоте чем аппаратный SPI (Limp Mode), что позволяет программировать мк с внутренним генератором тактовой частоты, настроенным на 128 кГц.

- HVSP (High Voltage Serial Programming) высоковольтное последовательное используется для программирования мк 8 и 14 пин и не зависит от состояния фьюзов. Требует внешний источник 12В и транзисторный ключ для подачи высокого напряжения на RESET пин.

- HVPP (High Voltage Parallel Programming) высоковольтное параллельное используется для программирования мк от 20 пин и выше, не зависит от состояния фьюзов. Также требует внешний источник 12В и транзисторный ключ для подачи высокого напряжения на RESET пин.

- TPI (Tiny Programming Interface) Тини программный интерфейс для мк семейства ATtiny4/5/9/10 (SOT23-6 package). ТПИ использует только 3 вывода, и может работать либо в режиме низкого напряжения или в режиме высокого напряжения. RESET пин может использоваться как обычные линии ввода/вывода.

Более чем достаточно функций для моих целей. Для начала тестирования составил простейшую схему (рис.1) на основе диаграммм из мануала ScratchMonkey и изготовил на макетке типа шилда для Arduino Nano (клона), Рис.2,3 (только ISP и HVSP режимы). Транзистор любой n-p-n.

Для начала этот программатор нужно “прописать” в ArduinoIDE . Делаем так: в папке ScratchMonkey/hardware/scratchmonkey , находим и открываем файл programmers.txt , копируем из него строки:

scratchmonkey_stk500v2.name=ScratchMonkey (STK500 Mode)
scratchmonkey_stk500v2.communication=serial
scratchmonkey_stk500v2.protocol=stk500v2

scratchmonkey_stk500v2_hvsp.name=ScratchMonkey HVSP (STK500 Mode)
scratchmonkey_stk500v2_hvsp.communication=serial
scratchmonkey_stk500v2_hvsp.protocol=stk500hvsp

Вставляем эти строки в аналогичный файл IDE: arduino-1.6.12/hardware/arduino/avrp/rogrammers.txt. Добавляем к этим строчкам еще по 3 строки (выделены на рис.4), без них не работает. Открываем ArduinoIDE и видим, что добавились два программатора ScrstchMonkey (Рис.5).

В IDE открываем скетч ScratchMonkey.ino и прежде чем залить в Arduino добавим одну строчку. Дело в том, что при высоковольтном последовательном программировании было выявлено, что пин D11Arduino, подающий напряжение питания на мк при обращении к нему остается в 1, а значит программируемый мк остается под напряжением все время, что «не есть гуд». Я не знаю с какой целью автор это упустил, но при параллелном программировании питание отключается после обращения к мк. Открываем вкладку с файлом SMoHWIF_HVSP.h, находим функцию Stop() и добавляем строку digitalWrite(HVSP_VCC, LOW) Рис.6.

Компилим и заливаем скетч в Arduino (без шилда). Вставляем Arduino в шилд, подключаем к разъему (ISP или HVSP) через переходник Attiny. Для режима HVSP подключаем 12V. В пункте Инструменты/Программатор выбираем соответствующий программатор (Рис.5). В пункте «Плата» выбираем предварительно установленные тини. Как добавить ATTiny в IDE . Открываем в IDE файл скетча для тини и заливаем в мк кнопкой «Загрузка» или «Загрузить через программатор».

Что бы сделать действительно универсальный программатор AVR микроконтроллеров из Arduino родилась такая схема, Рис.7, реализующая все возможности ScratchMonkey.

Как видим схема гораздо проще, по сравнению с программаторами с аналогичными возможностями. На линии портов установлены ограничительные резисторы 1кОм, с целью предотвращения кз на этих линиях при неблагоприятных условиях. DD2 - dc/dc конвертер на микросхеме ME2149F 5/12V c Aliexpres Рис.8.

Или самодельный на MC34063, Рис.9.
Рис.9

SA1 включает высокое напряжение и переключает низковольтный и высоковольтный режимы. Светодиоды показывают состояние программатора. Разъем XR1 (Debag) для дополнительной отладки программатора, если что-то пойдет не так и сообщений avrdude не достаточно. Подключается к выводам RX и общий конвертера USB/UART, например к такому, Рис.10:

На компе запускается еще один ArduinoIDE и включается монитор предварительно выбранного порта. В мониторе будет выводиться информация ввиде как на рис. 11 слева. Расшифровка этой информации также показана на рисунке. Режим отладки «включается» в файле SmoConfig.h, где в одной из строк
#undef DEBUG_ISP
#undef DEBUG_HVSP
#undef DEBUG_HVPP
#undef DEBUG_TPI
#undef DEBUG_COMM
#undef нужно заменить на #define . Залить скетч заново в Arduino. Следует отметить, что процессы чтения/записи в режиме отладки замедляются раз в 100.

При параллельном программировании к разъему HVPP контроллеры подключаются согласно таблице 1 и даташиту.

Чтобы работали индикаторы и программатор TPI, как заявляет автор, необходимо пропатчить исходники avrdude, заново собрать и скомпилировать.

Кому интересно как это делается можно посмотреть здесь , но сначала нужно пропатчить (внести изменения в исходники avrdude). Patch -файл можно найти в папке ScratchMonkey - avrdude.patch.

Пропатченные и скомпилированные файлы avrdude.exe и avrdude.conf вставляются в папки ArduinoIDE вместо штатных файлов. В файл programmers.txt вставляются строки:

scratchmonkey.name=ScratchMonkey ISP/TPI
scratchmonkey.communication=serial
scratchmonkey.protocol=scratchmonkey
scratchmonkey.program.protocol= scratchmonkey
scratchmonkey.program.tool=avrdude
scratchmonkey.program.extra_params=-P{serial.port}

scratchmonkey_hvsp.name=ScratchMonkey HVSP
scratchmonkey_hvsp.communication=serial
scratchmonkey_hvsp.protocol=scratchmonkey_hvsp
scratchmonkey_hvsp.program.protocol= scratchmonkey_hvsp
scratchmonkey_hvsp.program.tool=avrdude
scratchmonkey_hvsp.program.extra_params=-P{serial.port}

scratchmonkey_hvpp.name=ScratchMonkey HVPP
scratchmonkey_hvpp.communication=serial
scratchmonkey_hvpp.protocol=scratchmonkey_pp
scratchmonkey_hvpp.program.protocol= scratchmonkey_hvpp
scratchmonkey_hvpp.program.tool=avrdude
scratchmonkey_hvpp.program.extra_params=-P{serial.port}

Готово. В списке программаторов IDE должны добавиться три программатора:

Как вам эта статья?

Рис.1 AVR ISP

Программаторы, работающие под управлением PonyProg2000 и других любительских программ, очень просты. Однако большинство из них не может обеспечить такой функциональности, какой обладают фирменные средства разработки. Одним из самых популярных программаторов Atmel является AVR ISP (внешний вид на рис.1). С помощью AVR ISP можно запрограммировать любой микроконтроллер с ядром AVR через последовательный интерфейс SPI. Программатор подключается через COM-порт и работает под управлением AVR Studio.

Конструкция и программное обеспечение AVR ISP открыто для разработчиков. Каждый может самостоятельно собрать его аналог и тем самым сэкономить деньги на покупке программатора у фирмы-производителя. Более того, существует множество любительских разработок на основе AVR ISP, которые обладают дополнительными возможностями и удобнее в обращении.

Рис.2 Аналог фирменного программатора AVR ISP

На рис.2 приведена принципиальная схема авторского варианта AVR ISP. В отличие от своего прообраза он содержит только один микроконтроллер, обладая теми же функциями. В место ATmega8535 (AT90S8535) в базовом варианте применён микроконтроллер ATmega16. Он имеет вдвое большим объёмом памяти программ и данных, и сопоставим с ATmega8535 по назначению выводов и внутреннему устройству. Запись и обновление содержимого DD2 осуществляются через встроенную программу-загрузчик (boot-loader), которая использует для этих целей способность самопрограммирования микроконтроллеров AVR. Дополнительными программными средствами осуществляется так же согласование работы программы предназначенной для ATmega8535 с адресным пространством ATmega16 и использование прерывания TOV0 для отслеживания положения кнопки SB1 и управления линиями PD7, PC0…PC6.

Программатор подключается к любому свободному COM порту в системе через разъём X1. Напряжение 9…15 В подаётся на разъём X2 от отдельного источника питания способного отдавать в нагрузку ток не меньший чем 100 мА. Разъем X3 служит для внутрисхемного программирования или при программировании на отдельной панели.

На выводе 7 X3 присутствуют прямоугольные импульсы частотой 1.8432 МГц. Их можно использовать, если программируемый микроконтроллер настроен на работу с кварцевым резонатором либо с внешним тактовый генератором. В этом случае импульсы подаются на вход XTAL1. Устройства, не имеющие собственного источника энергии, можно запитать непосредственно от программатора через вывод 2 X3 (внутрисхемное программирование устройств с напряжением питания меньшим, чем 5 может привести к поломке!). Активизация и запрещение тактовых импульсов на выводе 2 X3, а также присутствие напряжения 5 В на выводе 7 X3, регулируются кнопкой SB1.

В ходе работы светодиод HL3 свидетельствует о нормальном функционировании программатора. HL1 будет светиться во время программирования микроконтроллера, а HL2 будет сигнализировать о наличии напряжения и тактовых импульсов (выводы 2 и 7 X3 соответственно).

Перед началом работы в DD2 нужно занести программу, находящуюся в Файле BootISP.hex (исходный текст в файле BootISP.asm) с помощью любого удобного программатора. FUSE-биты при этом должны выглядеть следующим образом:

CKSEL0 = 0 SUT0 = 1 BOOTRST = 0 EESAVE = 1

CKSEL1 = 0 SUT1 = 0 BOOTSZ0 = 0 CKOPT = 1

CKSEL2 = 1 BODEN = 0 BOOTSZ1 = 0 JTAGEN = 1

CKSEL3 = 1 BODLEVEL = 0 SPIEN = 0 OCDEN = 1

Рис.3 Процесс программирования

После того как программатор собран и подключён к компьютеру – приступают к загрузке текущей версии управляющей программы. Нажав на кнопку SB1(!), подают питание на разъём X2. Должен загореться светодиод HL1, что свидетельствует о переводе в режим обновления программного обеспечения. После этого запускают AVR Studio и через меню Tools -> AVR Prog открывают окно обновления “прошивки” AVR ISP. Далее нужно указать путь к загрузочному файлу, который по умолчанию имеет размещение C:Program filesAtmelAVR ToolsSTK500STK500.ebn, и начать программирование, нажав на экранную кнопку Flash -> Program(окно на рис.3). В конце завершения операции необходимо кратковременно снять напряжение, после чего программатор будет готов к применению. Связь осуществляется через меню Tools -> Program AVR -> Auto Connect. Вид окна программы поддержки AVR ISP приведен на рис.4.

Рис.4 Вид окна программы поддержки AVR ISP

Интерфейс программы очень простой и не требует подробных пояснений. Здесь только необходимо обратить внимание на несколько важных деталей. В списке устройств на вкладке Program в окне Device, кроме микроконтроллеров с ядром AVR (ATmega, ATtiny, AT90x и др.), доступны также некоторые модели семейства MCS-51 (названия начинаются с AT89S). Программирование AT89S через SPI принципиально ни чем не отличается от подобной операции у AVR-микроконтроллеров, за исключением одного существенного различая. Сигнала RESET у MCS-51 (в отличие от AVR) имеет активный высокий уровень. Поэтому при программировании моделей AT89S резистор R2, предотвращающий запуск микроконтроллеров AVR, необходимо подключить к шине питания программатора.

Иногда случается так, что с первого раза не удается установить связь программатора с устройством. Если не считать ошибок монтажа и неправильной установки FUSE-битов, запрещающих работу SPI (SPIEN, DWEN и RSTDISBL), вероятнее всего проблема заключается в слишком высокой частоте тактовых импульсов на линии SCK. В этом случае необходимо уменьшить скорость последовательного интерфейса. Это можно сделать вручную через вкладку Board (окно ISP Freq). Модуль SPI ведомого микроконтроллера не может работать на частотах превышающих F ­clk ­/4.

Программатор был проверен в работе с AVR Studio версий 4.12…4.16 со многими типами микроконтроллеров. Никаких ошибок при этом не было выявлено.

Любая версия Freeduino / Arduino может выступать в роли ISP программатора, с помощью которого можно, например, изменить bootloader в другой аналогичной плате, или прошить bootloader в новую микросхему ATmega. В описании указывается Arduino, но фактически может быть использован любой клон, включая все варианты Freeduino.

Здесь рассматривается два варианта ISP программатора на основе Arduino: Mega-ISP, который может быть собран из любой версии Arduino и его клонов, и Bit-Bang программатор, для которого подойдут только те варианты Arduino, которые имеют дополнительно выведенные на специальный разъем контакты микросхемы FT232RL.

Особенности ISP/ICSP

Аббревиатуры ISP и ICSP означают In System Programming и In Circuit Serial Programming соответственно. Это означает программирование чипа уже подключенного в некоторую схему, программирование в готовом устройстве по последовательному протоколу.

Принципиально важным является то, что программируемый микроконтроллер должен успешно "завестись", и только после этого он будет в состоянии принимать данные от программатора. Для нас это означает, что он должен быть подключен к питанию, и иметь соответствующий источник тактовых сигналов. Питание проще всего подавать через сам разъем ICSP, а вот с источником тактовых сигналов есть некоторые особенности.

Источник тактовых сигналов выбирается в микроконтроллерах серии ATmega с помощью так называемых fuse-битов, которые, также как и память программ, и EEPROM доступны для изменения с помощью программатора.

Производитель перед продажей выставляет fuse-биты так, что в качестве источника тактовых сигналов выбран внутренний осцилятор, и такой микроконтроллер можно просто подключить к ISP программатору с учетом расположения его выводов, и начать работу. Однако, если с помощью ISP программатора изменить значения fuse-битов так, что изменится источник тактовых сигналов, то чтобы ISP программатор опять начал работать с микроконтроллером, придется соответствующий источник к нему подключить. Таким образом, нужно быть внимательным при изменении значений fuse-битов.

Из известных проектов по созданию ISP программатора на основе Arduino наиболее интересным нам кажется Mega-ISP . Именно этот проект включен в состав ПО Arduino в раздел с примерами под именем ArduinoISP.

После загрузки скетча в вашу плату Arduino, скорее всего потребуется тем или иным образом отключить программный сброс. Владельцы плат Freeduino 2009/2013/Nano/Mega2560 могут просто снять перемычку JRS, владельцы Arduino могут перерезать ножом ту же перемычку. Для некоторых других плат можно выпаять конденсатор CRS, но мы советуем менее радикальный способ - соединить выводы Reset и +5V резистором номиналом порядка 120 Ом (). Если все сделано правильно, при открытии COM-порта не будет происходить сброс микроконтроллера (это видно по светодиоду 13), и как побочный эффект станет невозможно обновить его собственную прошивку из среды Arduino.

Во-вторых, данный ISP программатор при общении с ПК использует протокол AVRISP/STK500v1 только со скорость 19200 бит/сек, и нормально работает не со всеми вариантами ПО для ПК. Поэтому не удивляйтесь, что не удается что-либо прошить из среды Arduino. Авторы рекомендуют использовать программу avrdude из состава Win-AVR.

Сборка программатора Mega-ISP

Если Вы с помощью одной платы Arduino собираетесь прошить другую, то Вам потребуется разъем 2x3 и 6 проводков. Схема сборки:

Если нужно прошить отдельный микроконтроллер (не забываем, что его fuse-биты должны быть выставлены так, что он тактируется от внутреннего осцилятора), то нужно узнать согласно документации Atmel расположение вывовдов Gnd, Vcc, MOSI, MISO, SCK.

Соединение с Arduino такое: 10 - Reset, 11 - MOSI, 12 - MISO, 13 - SCK.

Не забываем подключить "землю" и питание.

Для примера приводим разводку для разъема ICSP и микроконтроллеров ATmega328 и ATtiny85.

На фото представлен один из вариантов реализации:

Работа с программатором Mega-ISP

Рассмотрим например, как прошить новый boot-loader.

Bit-Bang программатор

"Сердцем" Bit-Bang программатора является микросхема FD232RL (та самая, которая реализует COM-порт на шине USB), а собственно микроконтроллер ATmega никакого участия в процессе программирования не принимает. Это позволяет программировать микроконтроллер, установленный в "панельке" Вашей Arduino – вторая плата Arduino не потребуется.

Соответственно, для данного программатора подойдут только USB версии Arduino, да и то не все, т.к. не на всех вариантах разведен разъем X3 с дополнительными выводами FT232RL.

Сборка программатора Arduino Bit-Bang

Для сборки Вам потребуются разъемы 1x4, 2x6, штекер 1x2 (для питания) и несколько проводов. Можно использовать, например пару Audio-кабелей от CD-ROM – у них удобные разборные разъемы, и в таком случае можно обойтись даже без паяльника.

Схема соединений следующая:

Провода питания и "земли" потребуются, если Вы собираетесь программировать внешнее устройство. Для программирования микроконтроллера, находящегося в панели той же самой Arduino они не нужны.

На фотографиях представлены оба варианта соединения – программирование микроконтроллера ATmega168, находящегося в панельке Arduino (провода питания и "земли" не нужны), и программирование микроконтроллера во второй плате.

Работа с программатором Arduino Bit-Bang

Аналогично рассмотрим прошивку нового boot-loader’а.

Программа для микроконтроллера пишется на любом удобном языке программирования, компилируется в бинарный файл (или файл формата intel HEX) и заливается в микроконтроллер посредством программатора.

Итак, первым шагом в освоении микроконтроллера обычно становится программатор. Ведь без программатора невозможно загнать программу в микроконтроллер и он так и останется безжизненным куском кремния.

Что же представляет из себя это устройство?
В простейшем случае программатор это девайс который связывает микроконтроллер и компьютер, позволяя с компа залить файл прошивки в память контроллера. Также нужна прошивающая программа, которая по специальному протоколу загонит данные в микроконтроллер.

Программаторы бывают разные под разные семейства контроллеров существуют свои программаторы. Впрочем, бывают и универсальные. Более того, даже ту же простейшую AVR’ку можно прошить несколькими способами:

Внутрисхемное программирование (ISP)
Самый популярный способ прошивать современные контроллеры. Внутрисхемным данный метод называется потому, что микроконтроллер в этот момент находится в схеме целевого устройства — он может быть даже наглухо туда впаян. Для нужд программатора в этом случае выделяется несколько выводов контроллера (обычно 3..5 в зависимости от контроллера).

К этим выводам подключается прошивающий шнур программатора и происходит заливка прошивки. После чего шнур отключается и контроллер начинает работу.
У AVR прошивка заливается по интерфейсу SPI и для работы программатора нужно четыре линии и питание (достаточно только земли, чтобы уравнять потенциалы земель программатора и устройства):

• MISO — данные идущие от контроллера (Master-Input/Slave-Output)
• MOSI — данные идущие в контроллер (Master-Output/Slave-Input)
• SCK — тактовые импульсы интерфейса SPI
• RESET — сигналом на RESET программатор вводит контроллер в режим программирования
• GND — земля

Сам же разъем внутрисхемного программирования представляет собой всего лишь несколько штырьков. Лишь бы на него было удобно надеть разъем. Конфигурация его может быть любой, как тебе удобней.
Однако все же есть один популярный стандарт:

Для внутрисхемной прошивки контроллеров AVR существует не один десяток разнообразных программаторов. Отличаются они в первую очередь по скорости работы и типу подключения к компьютеру (COM/LPT/USB). А также бывают безмозглыми или со своим управляющим контроллером.

Безмозглые программаторы, как правило, дешевые, очень простые в изготовлении и наладке. Но при этом обычно работают исключительно через архаичные COM или LPT порты. Которые найти в современном компьютере целая проблема. А еще требуют прямого доступа к портам, что уже в Windows XP может быть проблемой. Плюс бывает зависимость от тактовой частоты процессора компьютера.

Так что твой 3ГГЦ-овый десятиядерный монстр может пролететь, как фанера над Парижем.

Идеальный компьютер для работы с такими программаторами это какой-нибудь PIII-800Mhz с Windows98…XP.
Вот очень краткая подборка проверенных лично безмозглых программаторов:

Программаторы с управляющим контроллером лишены многих проблем безмозглых. Они без особых проблем работают через USB. А если собраны на COM порт, то без извращенских методик работы с данными — как честный COM порт. Так что адаптеры COM-USB работают на ура. И детали подобрать можно покрупней, чтобы легче было паять. Но у этих программаторов есть другая проблема — для того чтобы сделать такой программатор нужен другой программатор, чтобы прошить ему управляющий контроллер. Проблема курицы и яйца. Широко получили распространение такие программаторы как:

• AVRDOPER
• AVR910 Protoss

Внутрисхемное программирование, несмотря на все его удобства, имеет ряд ограничений.
Микроконтроллер должен быть запущен, иначе он не сможет ответить на сигнал программатора. Поэтому если неправильно выставить биты конфигурации (FUSE), например, переключить на внешний кварцевый резонатор, а сам кварц не поставить. То контроллер не сможет запуститься и прошить его внутрисхемно будет уже нельзя. По крайней мере до тех пор пока МК не будет запущен.
Также в битах конфигурации можно отключить режим внутрисхемной прошивки или преваратить вывод RESET в обычный порт ввода-вывода (это справедливо для малых МК, у которых RESET совмещен с портом). Такое действо тоже обрубает программирование по ISP.

Параллельное высоковольтное программирование
Обычно применяется на поточном производстве при массовой (сотни штук) прошивке чипов в программаторе перед запайкой их в устройство.

Параллельное программирование во много раз быстрей последовательного (ISP), но требует подачи на RESET напряжения в 12 вольт. А также для параллельной зашивки требуется уже не 3 линии данных, а восемь + линии управления. Для программирования в этом режиме микроконтроллер вставляется в панельку программатора, а после прошивки переставляется в целевое устройство.

Для радиолюбительской практики он особо не нужен, т.к. ISP программатор решает 99% насущных задач, но тем не менее параллельный программатор может пригодиться. Например, если в результате ошибочных действий были неправильно выставлены FUSE биты и был отрублен режим ISP. Параллельному программатору на настройку FUSE плевать с высокой колокольни. Плюс некоторые старые модели микроконтроллеров могут прошиваться только высоковольтным программатором.
Из параллельных программаторов для AVR на ум приходит только:

• HVProg от ElmChan
• Paraprog
• DerHammer

А также есть универсальные вроде TurboProg 6, BeeProg, ChipProg++, Fiton которые могут прошивать огромное количество разных микроконтроллеров, но и стоят неслабо. Тысяч по 10-15. Нужны в основном только ремонтникам, т.к. когда не знаешь что тебе завтра притащат на ремонт надо быть готовым ко всему.

Прошивка через JTAG
Вообще JTAG это . Он позволяет пошагово выполнять твою программу прям в кристалле. Но с его помощью можно и программу прошить, или FUSE биты вставить. К сожалению JTAG доступен далеко не во всех микроконтроллерах, только в старших моделях в 40ногих микроконтроллерах. Начиная с Atmega16.

Компания AVR продает фирменный комплект JTAG ICEII для работы с микроконтроллерами по JTAG, но стоит он (как и любой профессиональный инструмент) недешево. Около 10-15тыр. Также есть первая модель JTAG ICE. Ее можно легко изготовить самому, а еще она встроена в мою демоплату .

Прошивка через Bootloader
Многие микроконтроллеры AVR имеют режим самопрошивки. Т.е. в микроконтроллер изначально, любым указанным выше способом, зашивается спец программка — bootloader. Дальше для перешивки программатор не нужен. Достаточно выполнить сброс микроконтроллера и подать ему специальный сигнал. После чего он входит в режим программирования и через обычный последовательный интерфейс в него заливается прошивка. Подробней описано в .
Достоинство этого метода еще и в том, что работая через бутлоадер очень сложно закосячить микроконтроллер настолько, что он не будет отвечать вообще. Т.к. настройки FUSE для бутлоадера недоступны.

Бутлоадер также прошит по умолчанию в главный контроллер демоплаты чтобы облегчить и обезопасить первые шаги на пути освоения микроконтроллеров.

Pinboard II
Прошивка AVR с помощью демоплаты Pinboard II (для Pinboard 1.1 все похоже)

Микроконтроллер относится к программируемому типу микросхем, на основе которого можно собрать схему какого либо автоматического устройства. Такое устройство может представлять собой простейшую схему с мигающим светодиодом, или автомат, выполняющий сложные вычисления и управляющий другими устройствами. Основной элемент в обоих случаях может быть одним и тем же микроконтроллером, разница будет состоять лишь в записанной в него программе.
Доступность микроконтроллеров и простота составления своих собственных программ для них, делает микроконтроллеры очень заманчивым для сборки разнообразнейших схем. Раньше, для изменения функций устройства, построенного на обычных логических микросхемах, требовалось изменять саму схему, выпаивать и впаивать детали, а теперь конструкцию на микроконтроллере обычно достаточно лишь перепрограммировать. Отчасти как раз из-за этой простоты изменения функций, микроконтроллеры быстро вытеснили устройства, построенных на множестве логических элементах.
Программы для микроконтроллеров могут быть написанны на различных языках программирования с использованием специальных компьютерных программ. Написанная и преобразованная (откомпилированная) программа переносится в микроконтроллер с помощью программатора.
Программатором называют электронное устройство, к которому подключается микроконтроллер, а так же программатор - это компьютерная программа, управляющая процессом переноса подготовленной программы из компьютера в микроконтроллер.
Конструкцию с микроконтроллером, в который прошивается прошивка, называют целевой конструкцией или целевой схемой.

Определить, какое именно значение слов "программатор" или "прошивка" употребляется, можно обычно из контекста. Далее мы убедимся, что это не так сложно.

Большинство программ-программаторов могут быть настроены для работы с разными схемами программаторов-адаптеров. Программатор-адаптер подключается к компьютеру через какой либо порт ввода-вывода. В настоящее время существуют три наиболее распространённых возможности подключения программатора к компьютеру по какому либо порту:

В течении последних лет параллельный порт принтера LPT и последовательный COM-порт были вытеснены USB-портом. Тем не менее всё ещё имеются в продаже отдельные платы расширения для LPT- и/или COM-порта. Такие карты ("мультипортовки") можно дополнительно установить в уже имеюшийся компьютер, но дополнить ноутбук COM- или LPT-портом нельзя или крайне сложно.

Рис. 1. USB-COM адаптер.

Вместе с тем практически на всех современных компьютерах и ноутбуках имеется хотя бы один USB-порт, а так же распространены недорогие адаптеры USB-COM, которые позволяют создавать на компьютере с USB-портом недостающий COM-порт.

Часто схемы программаторов для USB-порта достаточно сложны для повторения начинающими электронщиками, и нередко содержат микроконтроллер, который тоже необходимо сначала каким то образом прошить, можно посоветовать несложную схему программатора, подключаемого к компьютеру на COM-порт или на USB через адаптер USB-COM. Через существующие адаптеры USB-LPT прошить микроконтроллер не удасться, так как эти адаптеры "эмулируют" не LPT порт, а лишь управляют работой с принтером.
Нужно предупредить, что программа в микроконтроллер через USB-COM-адаптер загружается в десятки раз до льше, чем через "нормальный" COM-порт и с этим придётся мириться.

Пожалуй, большинство начинающих выбирает восьмибитные AVR-микроконтроллеры RISC архитектуры фирмы ATMEL из-за их гибкости, хорошо описанных примеров применения и невысокой цены. Эти микроконтроллеры, как и множество других, могут быть запрограммированны через ISP-интерфейс.

ISP-интерфейс состоит из пяти проводников: MOSI, MISO, SCK, RESET и GND. Подключение ISP-программатора позволяет программировать микроконтроллеры, (в большинстве случаев) не извлекая сам микроконтроллер из схемы.

Среди радиолюбителей распространнено много схем-программаторов для последовательного COM-порта. Многие из них собраны на нескольких транзисторах и стабилитронах , и даже на нескольких резисторах . Достоинством таких схем является их простота, но они имеют и важный недостаток. Дело в том, что стандат RS-232 допускает отклонения уровней напряжения на выводах COM-порта, причём эти отклонения у разных производителей компьютеров могут сильно меняться, всё же оставаясь при этом в разрешённых пределах. Поэтому такая простая схема, работающая на одном компьютере, может работать с перебоями на другом или не работать совсем. Очень неудобно и то, что программатор, собранный по простейшей схеме, необходимо каждый раз подключать и отключать от целевой конструкции на время сеанса прошивки.

Вышеперечисленных недостатков лишина схема на Рис. 2. Это программатор для последовательного COM-порта всего на двух распространённых микросхемах: микросхемы RS232 -драйвера MAX232 (или аналога) и логической микросхемы 74LS240 (отечественный аналог К555АП3).
Микросхема MAX232 представляет собой широкораспространённый четырёхканальный драйвер (преобразователь уровня) интерфейса RS-232 (примерно от минус 12 до плюс 12 вольт) к уровням CMOS/TTL (уровень 5-вольтовой логики). Микросхема 74LS240 является сдвоенным инвертирующим буфером четырёх линий с разрешением выхода.

Рис. 2. Схема myPROGGER.

Программатор, собранный по этой схеме обладает следующими достоинствами.