AVR mkII Lite 说明书

Size: px

Start display at page:

Download "AVR mkII Lite 说明书"

淯帧相
6 years ago
Views:

AVR mkii Lite 使用说明 Team MCUzone http://www.

1 AVR mkii Lite 使用说明 Team MCUzone 版本 :Rev

2 版本更新说明 Rev 1.0 第一版文件创建

3 AVR mkii Lite 使用说明 AVR mkii Lite 为我站推出的 AVR 系列仿真器支持带有 debugwire 调试接口的 AVR 器件使用该仿真器可以仿真目前低端市场主流的 m48/88/168, tiny2313 等器件, 方便程序的调试, 极大提高开发效率一,DebugWIRE 介绍 DebugWIRE 是 ATMEL 在 AVR 器件上使用的新的调试接口, 用以降低调试成本和引脚的开销与 JTAG 相比其主要区别在于仅使用一根信号线, 即可完成调试信息的交互, 达到控制程序流向, 执行指令以及编程熔丝位的功能要注意的是,debugWIRE 不同于 JTAG, 它只是一种调试接口, 而不是编程接口在使用中至少需要接 3 根线, 分别是 :RESET,VTref,GND 其中的 RESET 信号即被用于传递调试信息 ( 此时该引脚可称为 dw),vtref 提供给调试器目标板电源电压的信息 ( 但不从目标板取电, 目标板电压过低将不能调试 ) DebugWIRE 的配置如下图 : 由于调试的时候使用了 RESET 引脚, 因此对该引脚的电气要求如下 : 如果该引脚上有上拉电阻, 那么该电阻不能低于 10K, 而且其实 debugwire 的功能也不需要该上拉电阻 ; 该脚上不能有容性负载 ; 如果连接有别的逻辑电路, 应该断开在此建议 : 在开发阶段, 断开 RESET 引脚上的复位电路, 包括上电复位与外部看门狗芯片复位等等将 debugwire 的功能复用到 RESET 引脚带来的一个问题是,ISP 功能和 debugwire 功能将产生互斥也即使能了 debugwire 功能后 ISP 功能就无法使用, 使能了 ISP 功能后 debugwire 就无法使用因此必须有一种机制来确定 RESET 为何功能使用, 在具备 debugwire 的 AVR 器件中, 有一个可编程的熔丝位 DWEN, 如果该熔丝被编程且 lockbits 未被编程, 则 debugwire 功能被启用,RESET 引脚被作为 dw 与调试器通信,ISP 功能被禁用芯片出厂时该熔丝位是未编程的, 也即 ISP 功能是使能的,debugWIRE 被禁用使用 ISP 功能可以对该熔丝进行编程使能, 即是说, 使用 ISP 功能的时候可以将该位编程, 从而启用 debugwire 功能, 而在 debugwire 状态时, 可以通过调试器对该位禁止, 从而使能 ISP 功能, 退出 debugwire 模式具体操作在后文中会有详细叙述注意 : 如果 AVR 的 lockbits 被编程,debugWIRE 的功能将不能使用所以必须保证 lockbits 在未设置的状态下设置 DWEN 位, 也不要在 DWEN 位被编程的情况下设置 lockbits 一旦在 lockbits 被设置的情况下使能了 DWEN, 那么由于此时 debugwire 功能无效, 将无法返回 ISP 模式, 只能用高压编程的方式进行全片擦除, 使得 lockbits 被清除, 才能启用 debugwire 功能 debugwire 虽然有连接简单的优势, 但是这样也带来一些限制 :

4 1) 由于 RESET 引脚被占用, 外部复位将不能使用和仿真 2) 当程序全速运行的时候,debugWIRE 系统可以准确仿真所有 I/O 功能但是当程序运行停止时, 在 AVR Studio 中观察某些寄存器时, 必须注意因为读取这些寄存器会改变一些状态位 ( 例如读取 USART 的数据寄存器, 将清除 RXC 状态位 ) 这种情况在 JTAG 仿真模式下也存在类似的情况有 : i) timer 与 watchdog timer 对于 timer, 在 debug 的选项中可以选择当出于调试器出于 stop 模式时, 是否要继续运行而 watchdog 在 stop 模式下将被停止以避免处理器复位 ii) 在调试过程中使得目标芯片复位或掉电, 会中断调试 iii) 16 位寄存器由于访问 16 位的寄存器采用两条 8 位访问指令, 如果单步运行, 将会造成错误 iv) 对于一些寄存器的访问, 有特殊处理 : ATmega48, ATmega88 and ATmega168 只读 : TIFR0, TIFR1, TIFR2, PCIFR, EIFR, SPSR, TWCR, UCSR0A, OSCCAL, CLKPR, ADCSRA, PINB, PINC, PIND, WDTCSR, ACSR 不访问 : SPDR, MONDR, UDR0 ATtiny13 只读 : ADCSRA, ACSR, WDTCR, TIFR0, GIFR, OSCCAL, CLKPR, PINB, SPMCSR 不访问 : DWDR ATtiny2313 只读 : ACSR, USISR, WDTCR, TIFR, EIFR, OSCCAL, CLKPR, PINA, PINB, PIND, UCSRA 不访问 : UDR, SPMCSR 3) 当 debugwire 被使能时, 一些系统时钟在处理器处于 sleep 模式时仍然被使能, 这将增加系统功耗因此在不需要 debug 的时候, 应该禁止 debugwire 功能二,AVR mkii Lite AVR mkii Lite 为我站推出的支持 debugwire 调试系统的仿真器, 为 ATMEL 原装 JTAGICE mkii 的裁减版本, 仅支持 debugwire 调试与 ISP 下载 (ISP 支持的器件与 MK II 支持的器件相同 : 即所有具有 JTAG 或者 debugwire 接口的器件 ) 其主要特点如下 : 1) 支持两个功能, 分别是 debugwire 和 ISP 功能, 支持所有具备 debugwire 接口的 AVR 芯片 ; 支持所有具备 JTAG 和 debugwire 接口的 AVR 器件的 ISP 操作 ; 2) 与 PC 的连接采 USB 接口 ( 内部采用 USB 转串口器件 ), 调试器直接从 USB 取电 ( 但不向目标板供电 ), 无需外部供电 ; 与目标板连接采用标准 10 芯 ISP 插座, 方便在目标板上预留了 ISP 插座的用户 ; 3) 固件可在 AVR Studio 里面升级, 升级过程中有校验机制, 保证升级正确 ; 4) 内置专用电平转换器件, 支持的接口电压为 V, 可以可靠调试 V 后缀 AVR 器件为了照顾到以前在板子上预留了 ISP 接口的用户,mkII Lite 采用了标准 10 芯 ISP 接口连接目标板, 其定义如下 :

这样还可以方便的完成 ISP 模式与 debugwire 模式的转换 :mkii Lite 可以通过 ISP 接口使能器件的 debugwire 功能, 然后就可以直接开始调试, 不用再改换连接方式, 而在调试完成后也可以通过 debugwire 重新使能 ISP 功能本仿真器与 PC 的连接采用 USB 转串口的方式 ( 原装的 JTAGICE mkii 同时支持原生 USB 接口和串口

5 这样还可以方便的完成 ISP 模式与 debugwire 模式的转换 :mkii Lite 可以通过 ISP 接口使能器件的 debugwire 功能, 然后就可以直接开始调试, 不用再改换连接方式, 而在调试完成后也可以通过 debugwire 重新使能 ISP 功能本仿真器与 PC 的连接采用 USB 转串口的方式 ( 原装的 JTAGICE mkii 同时支持原生 USB 接口和串口 ), 方便了连接, 直接连接到 PC 的 USB 接口即可, 这样不仅解决了很多 PC 没有串口的问题, 也解决了仿真器的供电问题 AVR mkii Lite 支持的器件如下 : ATtiny13 debugwire ATtiny2313 debugwire ATtiny24 debugwire ATtiny44 debugwire ATtiny84 debugwire ATtiny45 debugwire ATtiny85 debugwire ATtiny261 debugwire ATtiny461 debugwire ATtiny861 debugwire ATmega48 debugwire ATmega48P debugwire ATmega88 debugwire ATmega168 debugwire AT90PWM3 debugwire AT90PWM3B debugwire AT90PWM2 debugwire AT90PWM2B debugwire 以上为 AVR Studio 4.12 SP4 Build498 中提供的器件支持列表, 随着 AVR Studio 和固件的升级, 支持器件也会增加三, 使用 AVR mkii Lite 调试目标器件本章以 ATmega168 为例说明如何使用 AVR mkii Lite 调试带有 debugwire 的器件首先应该安装 AVR Studio, 当前 ( ) 最新的为 AVR Studio 4.12 SP4 Build498, 用户可从 ATMEL 网站下载 :

http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?

6 2DBit+RISC+&tool_id=2725 先安装 AVR Studio, 然后安装 service pack4 由于 AVR mkii Lite 采用 USB 转串口器件, 实现 USB 连接, 因此下面需要安装 USB 设备驱动, 可从 mcuzone 网站下载驱动文件, 链接如下 : (ARK3116 驱动程序 ) 完成驱动程序的安装后, 将 AVR mkii Lite 连接到 USB 口,PC 将发现新硬件, 并要求安装驱动程序, 点击自动安装即可驱动安装完成后, 可以在设备管理器中查看 AVR mkii Lite 的端口号, 比如 : 记下端口号为 COM5 为了验证安装是否正常, 可以运行 AVR Studio, 点击上方的 AVR 编程的图标, 在弹出的窗口中如下设置 ( 端口号按照实际选择 ): 点击 connect, 如果出现 JTAGICE mkii 的窗口, 即表示一切正常如果出现连接失败窗口, 请检查 AVR mkii Lite 是否连接, 以及端口号是否正确对于新出厂的 mega168 而言,debugWIRE 功能是禁用的, 所以首先需要利用仿真器的 ISP 功能启用 debugwire:

7 点击 : 新建一个 AVR GCC 工程 m168_test( 需安装 WinAVR), 勾选了 Create_initial file 将会自动创建一个初始化的 c 文件并添加到工程, 该文件名可以在下方的 initial file 中修改, 勾选了 create folder 将会为工程建立一个独立的文件夹, 并将所有工程文件保存到这个文件夹中 ( 推荐, 可以将工程放到一个文件夹中, 比较好找 )

8 选择下方的 next 选择 debug platform 为 JTAGICE mkii, 目标器件选择 ATmega168, 建议勾选 open platform options, 选择 finish, 工程建立完成, 添加了代码后如下 :

9 可以点击对工程进行配置, 包括目标器件名称, 时钟频率, 优化等级等等 :

platform options, 将弹出 JTAGICE mkii 的配置菜单 : 第一个 connection 选项卡中可以设置连接波特率, 并可以禁止

10 编译通过后, 可以点击工具栏上的开始仿真, 有可能出现如下错误 : 这是由于 AVR Studio 只会主动在 COM1~COM4 查找仿真器, 当 AVR mkii Lite 的端口不在这个范围内时, 应点击 select port 手动指定端口号 : 点击 OK 之后, 如果在前面勾选了 open platform options, 将弹出 JTAGICE mkii 的配置菜单 : 第一个 connection 选项卡中可以设置连接波特率, 并可以禁止 debugwire 功能, 以恢复到 ISP 模式第二个 Debug 选项卡中可以设置 : 让 timer 在 stop 模式下仍可运行, 打印断点信息到输出, 以及程序下载策略

11 第三个 status 选项卡中可以查看仿真器和目标芯片的各种信息

12 最后一个 PWM 选项卡中可以选择一些和 PWM 器件相关的设置设置完成后点击确定, 即会开始 debug: 点等等此时即可利用工具栏中的图标或者快捷方式对代码进行调试, 比如单步, 设置断

13 点击可以以反汇编方式调试代码 : 调试过程中若欲返回 ISP 模式修改一些熔丝位再调试, 应该选择 : 在弹出的窗口中选择禁止 debugwire:

14 选择是继续操作即会退出 debug 模式, 此时可以利用 ISP 编程功能改变一些熔丝, 然后再次点击 debug, 如果弹出如下提示 : 则说明 debugwire 功能未被使能, 可以将选择第二个选项, 使用 ISP 来使能 debugwire, 然后点击 OK,AVR mkii Lite 即会通过自带的 ISP 功能使能 debugwire, 然后给出提示 :

此时将目标板脱离仿真器并重新上电, 使得修改生效, 否则会弹出如下消息 : 四,ISP 功能 ISP 功能可以方便的编程 AVR 器件的熔丝,flash 及 EEPROM AVR mkii Lite 支持所有具备 JTAG 或者 debugwire 的 AVR 器件的 ISP 编程具体支持器件如下 : Device Interface Device Interface ATmega16

JTAG ATmega329P JTAG ATmega165 JTAG ATmega325 JTAG ATtiny2313 debugwire ATmega325P JTAG ATtiny24 debugwire ATmega3250 JTAG ATtiny44 debugwire ATmega3250P JTAG ATtiny84 debugwire ATmega645 JTAG

15 此时将目标板脱离仿真器并重新上电, 使得修改生效, 否则会弹出如下消息 : 四,ISP 功能 ISP 功能可以方便的编程 AVR 器件的熔丝,flash 及 EEPROM AVR mkii Lite 支持所有具备 JTAG 或者 debugwire 的 AVR 器件的 ISP 编程具体支持器件如下 : Device Interface Device Interface ATmega16 JTAG ATmega3290 JTAG ATmega162 JTAG ATmega3290P JTAG ATmega32 JTAG ATmega649 JTAG ATmega64 JTAG ATmega6490 JTAG ATmega128 JTAG ATmega164P JTAG ATmega169 JTAG ATmega324P JTAG ATmega329 JTAG ATmega644P JTAG ATmega329P JTAG ATmega165 JTAG ATmega325 JTAG ATtiny2313 debugwire ATmega325P JTAG ATtiny24 debugwire ATmega3250 JTAG ATtiny44 debugwire ATmega3250P JTAG ATtiny84 debugwire ATmega645 JTAG ATtiny45 debugwire ATmega6450 JTAG ATtiny85 debugwire ATmega640 JTAG ATtiny261 debugwire ATmega1280 JTAG ATtiny461 debugwire Atmega1281 JTAG ATtiny861 debugwire ATmega2560 JTAG ATmega48 debugwire ATmega2561 JTAG ATmega48P debugwire AT90CAN128 JTAG ATmega88 debugwire AT90USB1286 JTAG ATmega168 debugwire AT90USB1287 JTAG AT90PWM3 debugwire ATmega406 JTAG AT90PWM3B debugwire ATtiny13 debugwire AT90PWM2 debugwire AT90PWM2B debugwire

读取芯片的特征字, 如果出现下列错误 : 说明连接有问题, 应当检查 : i) 器件的时钟频率, 由于全新的 m48 一类的芯片, 熔丝位中的

16 这里以 ATmega48 与 ATmega128 为例说明 ISP 功能的使用 1)ATmega48 连接好 AVR mkii Lite 与 PC, 连接 10 芯电缆到目标板, 给目标板上电点击 AVR 编程图标 : 在出现的 JTAGICE mkii 窗口中选择 Advanced 点击右侧 Read 读取芯片的特征字, 如果出现下列错误 : 说明连接有问题, 应当检查 : i) 器件的时钟频率, 由于全新的 m48 一类的芯片, 熔丝位中的 CLKDIV8 是被编程的, 因此其时钟频率低, 此时必须降低 AVR mkii Lite 的 ISP 频率, 可在 JTAGICE mkii 的 board 选项卡中设置 :

17 ISP 右侧下拉栏即可选择 ISP 频率, 选定之后, 点击右侧的 Write, 即可写入 AVR mkii Lite, 之后的操作将以该频率进行点击 Read 可以读回当前的 ISP 频率, 可以用来检测设置是否正确警告 :ISP 频率必须低于目标器件时钟频率的 1/4 ii) 器件的 ISP 功能被禁用, 可能是使用 debugwire 调试之后没有恢复 ISP 的功能此时, 可以在 debugwire 调试状态下, 选择 :

18 在弹出的窗口中选择禁止 debugwire:

在弹出的信息中选择是 : 完成后再开始 ISP 模式再次到 JTAGICE mkii 的 Advanced 选项卡, 读取特征字 : 看读取的特征字是否与器件选择中相符如果出现下面的警告 : 即说明特征字有误, 应到 Program 选项卡中核对器件能正确读取特征字, 说明器件已正确连接下面介绍下各选项卡 i) Program

19 在弹出的信息中选择是 : 完成后再开始 ISP 模式再次到 JTAGICE mkii 的 Advanced 选项卡, 读取特征字 : 看读取的特征字是否与器件选择中相符如果出现下面的警告 : 即说明特征字有误, 应到 Program 选项卡中核对器件能正确读取特征字, 说明器件已正确连接下面介绍下各选项卡 i) Program 该选项卡中可以设置目标器件以及编程模式目标器件右侧的按钮可以擦除目标器件编程模式必须选择为 ISP mode, 右边的两个复选框可以选择在编程前擦除芯片和在编程后校验, 建议都勾选下面的是 flash 和 EEPROM 的编程控制可以选择对应的文件, 然后选择对应的操作 : 编程, 校验和读取编程 flash 时, 先选择目标文件, 然后编程即可完成程序下载

20 ii) Fuses

21 iii) 在该选项卡内可以设置目标器件的所有熔丝位在此即可编程 DWEN 位, 以使能 debugwire 调试 Lockbits iv) 该选现卡内可以编程保密熔丝以保护代码 Advanced

22 该选项卡内可以读取器件的特征字读取器件的频率校准字节, 并将其保存到 EEPROM 指定位置最后还可以设定仿真器 ISP 通信的连接速度 v) Board vi) 该选现卡提供目标板电源电压信息可以设置 ISP 频率, 以及 AVR mkii Lite 的软硬件版本信息 Auto

该选项卡提供了自动化功能, 可以按顺序执行所选功能 2) ATmega128 将仿真器与目标板争取连接后, 选择 AVR 编程, 在 JTAGICE mkii 的 Program 选项卡中设定目标器件 : 然后读取特征字 : 一切正常, 即可开始编程熔丝, 或者选择 flash 文件下载如果连接有问题, 可以降低 ISP 频率再测试五, 固件升级通过固件升级的方式, 可以支持更多的器件,

23 该选项卡提供了自动化功能, 可以按顺序执行所选功能 2) ATmega128 将仿真器与目标板争取连接后, 选择 AVR 编程, 在 JTAGICE mkii 的 Program 选项卡中设定目标器件 : 然后读取特征字 : 一切正常, 即可开始编程熔丝, 或者选择 flash 文件下载如果连接有问题, 可以降低 ISP 频率再测试五, 固件升级通过固件升级的方式, 可以支持更多的器件, 或者改进性能在每次 ATMEL 官方升级了 JTAGICE mkii 的固件 ( 通常包含在最新的 AVR Studio 中 ) 之后, 我们也会推出更新后的固件, 放到网站上供用户下载后自行升级从网站上下载了最新的固件之后, 请改名为 jtagicemkii.dat, 并放到 AVR Studio 的安装目录下的 JTAGICEmkII 文件夹内, 注意 : 该文件夹内本身就有一个同名文件, 应将其改名, 比如改成 jtagicemkii_atmel.dat, 如下图 : 然后连接 AVR mkii Lite 到 USB 口, 断开与目标板的连接, 此时 mkii Lite 的状态灯会闪烁然后运行 : 在界面中选择正确的连接端口点击 Start Upgrading, 等待数妙, 即可完成固件升级 :

在升级的过程中,mkII Lite 的状态灯将停止闪烁, 更新完成后恢复闪烁状态更新正确的提示信息如下

不要使用 atmel 原来的固件用于更新, 那样能完成更新, 但是更新成功后 AVR mkii Lite

只要重新下载一个正确的固件并再升级一次即可让其恢复功能这是因为在升级的过程中有校验的机制

24 在升级的过程中,mkII Lite 的状态灯将停止闪烁, 更新完成后恢复闪烁状态更新正确的提示信息如下 : 按照提示要求, 给 mkii Lite 重新上电 ( 插拔 USB 线 ), 然后就可以使用警告 : 不要使用 atmel 原来的固件用于更新, 那样能完成更新, 但是更新成功后 AVR mkii Lite 将不再工作, 状态灯也不会闪烁, 但是这不会造成 AVR mkii Lite 的永久损坏, 只要重新下载一个正确的固件并再升级一次即可让其恢复功能这是因为在升级的过程中有校验的机制升级成功后可在仿真器的选项卡中检测固件版本 : 也可以通过点击 AVR 编程图标 : 在 JTAGICE mkii 的 board 选项卡中查看 :

26 FAQ 1. AVR Studio 提示目标板没有电源检查目标板是否上电或者电压是否过低 AVR mkii Lite 不会向目标板供电 2. 使用 debugwire 调试完成后, 无法继续 ISP 操作由于 debugwire 功能与 ISP 功能互斥, 因此应当禁止 debugwire 功能之后再继续 ISP 操作可以参考本说明书的 ISP 章节 3. AVR Studio 无法连接 AVR mkii Lite 检查 AVR mkii Lite 是否正确连接, 驱动是否正确安装 4. 一片新的 ATmega48, 无法使用 ISP, 显示连接失败由于 ATmega48/88/168 在出厂时 CLKDIV8 被编程, 因此需要降低 AVR mkii Lite 的 ISP 速度再次连接成功后, 可以先将 CLKDIV8 位去掉, 当应用确实需要该位时再设置

<4D F736F F D D3B2BCFEBFAAB7A2B9A4BEDFD1A1D0CDD6B8C4CF2E646F63>

<4D F736F F D D3B2BCFEBFAAB7A2B9A4BEDFD1A1D0CDD6B8C4CF2E646F63> AVR 硬件开发工具选型指南版本 :Rev1.0 www.mcuzone.com 2008-01 Team MCUZone http://www.mcuzone.com AVR 硬件开发工具选型指南 - 1 - Ponyprog-stk USB ASP USB STK500 AVR 200 ICE AVR Dragon AVR ISP mkii mkii lite V2 mkii 完全版与 PC