Микроконтроллеры ATMEL. Фьюзы. Fuses.

16.07.2012

Фьюзы (Fuses) - это несколько специальных байт, которые можно прошить только программатором, и отвечают они за разные настройки микроконтроллера. У разных микроконтроллеров фьюзы могут отличаться. Поэтому более подробную информацию смотрите в документации. Поскольку это делается в последнюю очередь, я приведу здесь краткое описание фьюзов и перечислю наиболее часто встречающиеся ошибки при работе с фюзами.

Хочу заметить, что установленным считается бит, который сброшен в 0. Для начинающих это часто вносит путаницу, при работе с разными программами для прошивки. Так как не всегда ясно установленная напротив фьюза птичка это 1 или 0 (в смысле, установлен). Разработчики ПО имели ввиду, если стоит птичка, значит, бит считается установленным (т.е. =0).

Далее приведенная сборная информация для разных микроконтроллеров. Я не претендую на оригинальность, эту информацию я скачал с интернета, прошу прощения у авторов.

Семейство ATtiny

Семейство ATmega

2313

25/ 45/ 85

13

26

261/ 461/ 861

8

16

48/ 88/ 168

128

169

329

8515

8535

RESERVED

M103С

+

S8515С

S8535С

OCDEN

+

+

+

+

JTAGEN

+

+

+

+

SELFPRGEN

+

+

+

+

+

DWEN

+

+

+

+

+

+

EESAVE

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

SPIEN

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

WDTON

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

BODLEVEL2

+

+

+

+

+

BODLEVEL1

+

+

+

+

+

+

+

BODLEVEL0

+

+

+

BOD LEVEL

+

BOD LEVEL

BOD LEVEL

+

BOD LEVEL

+

+

BOD LEVEL

BOD LEVEL

BODEN

+

+

+

+

+

+

RSTDISBL

+

+

+

+

+

+

+

+

CKDIV8

+

+

+

+

+

+

+

CKOUT

+

+

+

+

+

+

SUT1

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

SUT0

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

CKOPT

+

+

+

+

+

+

CKSEL3

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

CKSEL2

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

CKSEL1

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

CKSEL0

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

PLLCK

+

BOOTRST

+

+

+

+

+

+

+

+

BOOTSZ1

+

+

+

+

+

+

+

+

BOOTSZ0

+

+

+

+

+

+

+

+

В таблице fuse-биты популярных AVR. Слева названия fuse-битов по даташиту, в первых двух строках перечислены семейства и типы конкретных МК, а на пересечении строк и столбцов стоит знак плюс, если данный fuse-бит имеется в данном МК, или указано название, отличное от стандартного. Если какой-то бит отсутствует — в соответствующей клетке ничего нет.Назначение каждого фьюза AVR fuse бита:RESERVED — этот бит зарезервирован для каких-то неизвестных простым смертным целей фирмой Atmel. Ни при каких условиях не рекомендуется менять его состояние (т. е. надо оставлять его таким, как он установлен при изготовлении МК). В этой строке встречаются биты с другими названиями, как правило, это биты включения режима совместимости с устаревшими типами МК, на смену которым выпущены новые. Обычно в конце названия такого fuse-бита имеется символ С — от COMPATIBLE (совместимый).

OCDEN — fuse разрешает работу схемы внутреннего отладчика (On Chip Debug ENable). Не оставляйте установленным этот бит в коммерческих продуктах! Иначе вашу программу можно будет считать из памяти МК.

JTAGEN — fuse бит разрешает работу интерфейса программирования-отладки JTAG. По сравнению с SPI-интерфейсом, JTAG обладает расширенными возможностями. Не рекомендуется без необходимости оставлять этот бит установленным, т. к. в этом случае потребляемый МК ток возрастает.

SELFPRGEN — бит, разрешающей программе МК производить запись в память программ, т. е. производить самопрограммирование.

DWEN — fuse бит, разрешающий работу DebugWire - это интерфейс отладки по одному проводу. Не рекомендуется оставлять его установленным в коммерческих изделиях.

EESAVE — fuse бит, после установки которого при стирании памяти МК содержимое EEPROM данных будет сохраняться нетронутым, т. е. не будет стерто.

SPIEN — fuse бит, разрешающий работу интерфейса внутрисхемного программирования МК по SPI. Этот бит может быть легко переустановлен при помощи параллельного программатора (или JTAG, если таковой разрешен и имеется в МК). Все МК выпускаются с установленным битом SPIEN, снять его по интерфейсу SPI невозможно.

WDTON — fuse бит, после установки которого сторожевой таймер WDT включается сразу после подачи питания и не может быть отключен программно. Если бит не установлен, то включением и отключением WDT можно управлять программно.

Группа fuse битов BODLEVEL. Может быть либо один такой бит, либо несколько, тогда они нумеруются, начиная с нуля. Значение этих fuse битов определяет порог срабатывания схемы BOD — детектора уровня питающего напряжения, при снижении напряжения питания ниже этого уровня произойдет "сброс" МК.

BODEN — fuse бит, включающий схему аппаратного детектора недопустимого уровня питающего напряжения, т.е. схему BOD.

RSTDISBL — fuse бит, отключающий сигнал внешнего сброса от вывода микроконтроллера и подключающий к нему схему порта ввода-вывода. Этот бит имеется только в тех МК, у которых вывод аппаратного сброса RESET совмещен с одинм из портов ввода-вывода. Ошибочная установка этого fuse бита может отключить RESET и вы не сможете больше прошивать по ISP. Не устанавливайте этот бит, если намерены продолжать работать с МК при помощи последовательных программаторов. "Оживить" МК с установленным RSTDISBL можно только параллельным программатором и не для всех МК.

CKDIV8 — fuse бит, включающий предварительное деление частоты кварцевого (или иного имеющегося) тактового генератора на 8. То есть при включенном этом бите и применении кварцевого резонатора на 8 МГц реальная тактовая частота МК составит1 МГц.

CKOUT — fuse бит, разрешающий вывод тактовой частоты на один из выводов МК (для тактирования других устройств).

SUT1 и SUT0 — fuse биты, управляющие режимом запуска тактовых генераторов МК. Связаны с нижеописываемыми битами, определяющими тип и частоту тактового генератора, причем связь весьма хитрая и запутанная. При ошибочной их установке возможны ситуации неустойчивого запуска генератора или неоднократного сброса МКв процессе подачи на него питания.

CKOPT — бит, определяющий режим работы встроенного генератора тактовой частоты для работы с кварцевыми резонаторами. Реально изменяет коэффициент усиления встроенного инвертора в схеме генератора и, следовательно, - выходное напряжение на ножке XTAL2. Ошибочная установка может приводить к неустойчивому запуску кварцевого генератора, вплоть до возбуждения его не на той гармонике, что надо (из-за этого бита кварц запускался или только при питании МК напряжением не выше 3,6В, или только после прикосновения к выводу XTAL1 пинцетом)

Группа битов CKSEL0…CKSEL3 — fuse биты, комбинация которых определяет тип и частоту работающего тактового генератора. Всего возможно до 16 комбинаций, однако не все определены для всех типов МК. Ошибочная установка комбинации этих битов может сделать МК «мертвым» — он не будет работать в схеме без подачи тактового сигнала на ножку XTAL1.

PLLCK — fuse бит, разрешающий использование встроенного синтезатора частоты для тактированияядра МК.

BOOTRST — fuse бит, определяющий адрес, с которого будет начато исполнение программы после сброса — если бит установлен, то начало программы будет не с адреса 0000h (как обычно), а с адреса области загрузчика (Boot Loader).

Группа fuse битов BOOTSZ — два fuse бита, определяющие размер области памяти программ, выделяемой для загрузчика (Boot Loader). Комбинация этих битов, в частности, определяет точку начала исполнения программы после сброса, если установлен бит BOOTRST.

Наиболее частые ошибки при настройке фюзов:

1. Установка фюза RSTDISBL. Ошибочная установка этого fuse бита отключает RESET, и Вы не сможете больше прошивать по ISP. Для этого потребуется последовательный программатор или что-то попроще для сброса фьюзов к заводским настройкам.

2. Неправильная установка CKSEL0, CKSEL1, CKSEL2, CKSEL3. Эти фьюзы определяют источник тактирования микроконтроллера. Если Вы случайно выбрали не ту частоту внутреннего RC генератора, это не смертельно. Программирование через ISP будет возможным, и вы сможете исправить ситуацию. А если случайно установить тактирование от внешнего источника, RC цепочки или кварцевого резонатора, а у Вас таких в схеме нет, то программирование по ISP тоже станет невозможным. По сути, микроконтроллер будет ожидать тактирования от несуществующей схемы. Как выйти из этого положения? Очень просто - дать микроконтроллеру источник тактирования и исправить фьюзы. Чаще всего устанавливают CKSEL все нули - тактирование от внешнего генератора. В этом случае можно собрать схему, генерирующую меандр (частота особой роли не играет, главное, чтобы она лежала пределах возможности микроконтроллера) и подать на ногу XTAL1. После чего микроконтроллер можно будет прошить через ISP. Первое, что надо сделать, - сбросить фьюзы к заводским настройкам. Если CKSEL все установлены в 1 - тактирование от внешнего кварца. Навесьте кварц после чего микроконтроллер снова будет доступен через ISP.

Ну и напоследок, найденные в интернете калькуляторы Фюзов. Иногда очень полезная штука:

http://fusecalc.mirmk.net/ http://payalo.at.ua/c_fuse/calc.html