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AVR芯片的ISP全攻略
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AVR芯片的ISP全攻略
并行編程，最早的編程方法，功能最強大，但需要連接較多的引腳，通常需要12V~24V的高壓，以示區別，下面稱(chēng)為 高壓并行編程。
ISP(In System Programmability) 在系統編程，簡(jiǎn)稱(chēng)為 串行下載
IAP(In Application Programing) 在應用編程，BootLoader也是類(lèi)似的意思
1 ISP雖然利用了SPI接口(例外:M64/M128為UASRT0接口，Tiny13等沒(méi)有SPI接口)的引腳，但只在復位時(shí)起作用，而且下載完成后合格的下載器會(huì )自動(dòng)斷開(kāi)端口的連接，對正常工作時(shí)沒(méi)有影響的（ 在產(chǎn)品應用中，下載器一定是不會(huì )一直粘在上面的）。
2 雖然高壓并行下載能修復任何熔絲位，但對于貼片封裝來(lái)說(shuō)是很不現實(shí)的，所以ISP接口是最常用的下載方式了
3 雖然IAP是一種新的升級方法，但IAP程序本身也是要先用高壓并行下載或ISP來(lái)燒進(jìn)芯片里面才行
4 Tiny13等少管腳AVR芯片因為管腳實(shí)在太少了，有ISP,但沒(méi)有[高壓并行編程]而特制了[高壓串行編程] 所以，產(chǎn)品上一般都留有ISP接口插座，或更省位置的----留6個(gè)焊盤(pán)就行了
ISP的工作前提
1 芯片沒(méi)有物理?yè)p壞
2 芯片的SPIEN熔絲位=0 使能ISP功能
3 芯片的RSTDISBL熔絲位=1 RESET引腳有效 (假如芯片有這個(gè)熔絲位)
4 線(xiàn)路正常---------接錯線(xiàn)？ 短路？
5 下載器正常-------特別要考慮 連線(xiàn)的接觸不良問(wèn)題
6 電源
運行時(shí)鐘 ISP時(shí)鐘(必須低于運行時(shí)鐘的1/4)
4096Hz <1024Hz //很變態(tài)的用法，外接32.768KHz晶體+CKDIV8 ,不過(guò)AVRISP還是提供了603Hz這個(gè)速度了
//另一簡(jiǎn)易解決辦法是 下載時(shí)在32.768KHz晶體并聯(lián)一個(gè)1MHz晶體，雙龍的下載線(xiàn)就配有一個(gè)8MHz的石英晶體
32768Hz <8192Hz
128KHz < 32KHz //內部RC128KHz
1.0MHz <250KHz //默認值(包括8MHz+CKDIV8)，所以AVRISP的ISP速度多為230KHz
8.0MHz <2000KHz
16.0MHz <4000KHz
運行時(shí)鐘不等于震蕩器的頻率，因為部分AVR芯片有系統時(shí)鐘預分頻器，可以對震蕩器進(jìn)行1~256分頻
CKDIV8熔絲位決定CLKPS位的初始值。
若CKDIV8未編程，CLKPS位復位為“0000”；若CKDIV8 已編程，CLKPS 位復位為“0011”，給出啟動(dòng)時(shí)分頻因子為8
AVRISP可提供的ISP時(shí)鐘 921.6KHz，230.4KHz， 57.6KHz，28.8KHz，4.0KHz， 603Hz
STK500可提供的ISP時(shí)鐘 1.845MHz，460.8KHz，115.2KHz，57.6KHz，4.0KHz，1206Hz
時(shí)鐘設定 ISP方案
內部RC 選擇合適的ISP速度
外部RC 接上合適的電阻和電容，選擇合適的ISP速度。------補救: 外部時(shí)鐘源接到XTAL1
外部RC 根本就沒(méi)有什么意義，頻率精度/穩定度不高，成本也沒(méi)有降低，所以新的AVR芯片已經(jīng)沒(méi)有這個(gè)選項了。
各位要注意的是錯誤設定后補救方法
外部晶體 接上合適的晶體，選擇合適的ISP速度。 ------補救: 外部時(shí)鐘源接到XTAL1
外部時(shí)鐘 接上合適的時(shí)鐘源，選擇合適的ISP速度。 ------補救: 外部時(shí)鐘源接到XTAL1
外部時(shí)鐘源可以是 外部(4MHz)有源晶體輸出，其他MCU的XTAL2腳，各種方波振蕩電路(NE555)輸出等
大部分AVR芯片的ISP端口是 SCK,MOSI,MISO,RESET
而M64/M128的ISP端口是 SCK, PDI, PDO,RESET
而且M64/M128出廠(chǎng)默認兼容M103----熔絲位M103C=0，很多新特性不能使用，程序也可能不能正常運行
----因為C編譯器通常默認自動(dòng)把SP指向SRAM的末端，M103=0x0FFFH, M64/M128=0x10FFH，必然出錯！
AVR的所有熔絲位均是:
1 未編程，多為不起作用的意思。
0 編程，多為 起作用的意思。
基于可編程工藝的都是這樣:
PROM/EEPROM/FLASH都是出廠(chǎng)時(shí)和擦除后變?yōu)槿?(0xFF)的,要編程才能變成0。
反過(guò)來(lái)就是了，跟CE/OE/INT都是[低電平有效]一樣，都是很常見(jiàn)。
在ISP模式下永遠不能訪(fǎng)問(wèn)(修改)SPIEN位，這是AVR芯片的硬件保護
有獨立RESET腳的M16/M32/M64/M128等，在ISP模式下根本就就不會(huì )令I(lǐng)SP無(wú)效，無(wú)論如何修改熔絲位，都能恢復正常。
M8/M48/M88/M168/Tiny系列有RSTDISBL熔絲位可以令導致RESET失效而令I(lǐng)SP無(wú)法工作外，其他情況都能恢復正常。
一般來(lái)說(shuō)，只要滿(mǎn)足ISP的工作前提，再把XTAL1接到一個(gè)4MHz有源晶體的輸出，基本是萬(wàn)試萬(wàn)靈的。
不要忘記，并行高壓編程的時(shí)鐘信號也是從XTAL1導入方波信號的。
如果有源晶振的方法不行(除了ISPEN=0,RSTDISBL=0情況外)，恐怕高壓編程也未必能奏效。
JTAG的影響(M16,M32,M128等):
JTAG能訪(fǎng)問(wèn) SPIEN 和 JTAGEN,要是不小心同時(shí)改成SPIEN=1，JTAGEN=1，將會(huì )導致MCU鎖死，需要高壓并行編程才能恢復。
DebugWIRE的影響（M48,M88,M168,T2313等,數據手冊里面的資料不是很詳細)
由于DebugWIRE使用RESET腳來(lái)通訊，所以跟ISP有所沖突
可以通過(guò)ISP或并行高壓編程來(lái)使能DebugWIRE功能[即DWEN=0]，使能DebugWIRE功能后,ISP功能失效。
可以通過(guò)DebugWIRE來(lái)關(guān)閉DebugWIRE功能[即DWEN=1]，關(guān)閉DebugWIRE功能后,如果RSTDISBL=1，SPIEN=0，ISP功能有效。
比較特殊的是 DebugWIRE調試中，斷點(diǎn)的使用會(huì )降低Flash 數據記憶時(shí)間 DebugWIRE調試用的器件不能發(fā)給最終客戶(hù)。
JTAG MKII同時(shí)具備JTAG/DeubgWIRE/ISP三種功能，可以輕松實(shí)現DebugWIRE/ISP的切換。
(軟件需要升級到1.09版以后 即對應AVRstudio 4.12以后版本)
設計使用debugWIRE 的系統時(shí)，必須進(jìn)行下面的檢查：
• dW/(RESET) 的上拉電阻不得小于10kΩ。debugWIRE 并不需要上拉電阻
• 將 RESET 引腳與 VCC 直接連接將無(wú)法工作
• 使用debugWIRE 時(shí)必須斷開(kāi)與RESET 引腳連接的電容
• 必須斷開(kāi)所有的外部復位源
并行編程，最早的編程方法，功能最強大，但需要連接較多的引腳，通常需要12V~24V的高壓，以示區別，下面稱(chēng)為 高壓并行編程。
ISP(In System Programmability) 在系統編程，簡(jiǎn)稱(chēng)為 串行下載
IAP(In Application Programing) 在應用編程，BootLoader也是類(lèi)似的意思
1 ISP雖然利用了SPI接口(例外:M64/M128為UASRT0接口，Tiny13等沒(méi)有SPI接口)的引腳，但只在復位時(shí)起作用，而且下載完成后合格的下載器會(huì )自動(dòng)斷開(kāi)端口的連接，對正常工作時(shí)沒(méi)有影響的（ 在產(chǎn)品應用中，下載器一定是不會(huì )一直粘在上面的）。
2 雖然高壓并行下載能修復任何熔絲位，但對于貼片封裝來(lái)說(shuō)是很不現實(shí)的，所以ISP接口是最常用的下載方式了
3 雖然IAP是一種新的升級方法，但IAP程序本身也是要先用高壓并行下載或ISP來(lái)燒進(jìn)芯片里面才行
4 Tiny13等少管腳AVR芯片因為管腳實(shí)在太少了，有ISP,但沒(méi)有[高壓并行編程]而特制了[高壓串行編程] 所以，產(chǎn)品上一般都留有ISP接口插座，或更省位置的----留6個(gè)焊盤(pán)就行了
ISP的工作前提
1 芯片沒(méi)有物理?yè)p壞
2 芯片的SPIEN熔絲位=0 使能ISP功能
3 芯片的RSTDISBL熔絲位=1 RESET引腳有效 (假如芯片有這個(gè)熔絲位)
4 線(xiàn)路正常---------接錯線(xiàn)？ 短路？
5 下載器正常-------特別要考慮 連線(xiàn)的接觸不良問(wèn)題
6 電源
運行時(shí)鐘 ISP時(shí)鐘(必須低于運行時(shí)鐘的1/4)
4096Hz <1024Hz //很變態(tài)的用法，外接32.768KHz晶體+CKDIV8 ,不過(guò)AVRISP還是提供了603Hz這個(gè)速度了
//另一簡(jiǎn)易解決辦法是 下載時(shí)在32.768KHz晶體并聯(lián)一個(gè)1MHz晶體，雙龍的下載線(xiàn)就配有一個(gè)8MHz的石英晶體
32768Hz <8192Hz
128KHz < 32KHz //內部RC128KHz
1.0MHz <250KHz //默認值(包括8MHz+CKDIV8)，所以AVRISP的ISP速度多為230KHz
8.0MHz <2000KHz
16.0MHz <4000KHz
運行時(shí)鐘不等于震蕩器的頻率，因為部分AVR芯片有系統時(shí)鐘預分頻器，可以對震蕩器進(jìn)行1~256分頻
CKDIV8熔絲位決定CLKPS位的初始值。
若CKDIV8未編程，CLKPS位復位為“0000”；若CKDIV8 已編程，CLKPS 位復位為“0011”，給出啟動(dòng)時(shí)分頻因子為8
AVRISP可提供的ISP時(shí)鐘 921.6KHz，230.4KHz， 57.6KHz，28.8KHz，4.0KHz， 603Hz
STK500可提供的ISP時(shí)鐘 1.845MHz，460.8KHz，115.2KHz，57.6KHz，4.0KHz，1206Hz
時(shí)鐘設定 ISP方案
內部RC 選擇合適的ISP速度
外部RC 接上合適的電阻和電容，選擇合適的ISP速度。------補救: 外部時(shí)鐘源接到XTAL1
外部RC 根本就沒(méi)有什么意義，頻率精度/穩定度不高，成本也沒(méi)有降低，所以新的AVR芯片已經(jīng)沒(méi)有這個(gè)選項了。
各位要注意的是錯誤設定后補救方法
外部晶體 接上合適的晶體，選擇合適的ISP速度。 ------補救: 外部時(shí)鐘源接到XTAL1
外部時(shí)鐘 接上合適的時(shí)鐘源，選擇合適的ISP速度。 ------補救: 外部時(shí)鐘源接到XTAL1
外部時(shí)鐘源可以是 外部(4MHz)有源晶體輸出，其他MCU的XTAL2腳，各種方波振蕩電路(NE555)輸出等
大部分AVR芯片的ISP端口是 SCK,MOSI,MISO,RESET
而M64/M128的ISP端口是 SCK, PDI, PDO,RESET
而且M64/M128出廠(chǎng)默認兼容M103----熔絲位M103C=0，很多新特性不能使用，程序也可能不能正常運行
----因為C編譯器通常默認自動(dòng)把SP指向SRAM的末端，M103=0x0FFFH, M64/M128=0x10FFH，必然出錯！
AVR的所有熔絲位均是:
1 未編程，多為不起作用的意思。
0 編程，多為 起作用的意思。
基于可編程工藝的都是這樣:
PROM/EEPROM/FLASH都是出廠(chǎng)時(shí)和擦除后變?yōu)槿?(0xFF)的,要編程才能變成0。
反過(guò)來(lái)就是了，跟CE/OE/INT都是[低電平有效]一樣，都是很常見(jiàn)。
在ISP模式下永遠不能訪(fǎng)問(wèn)(修改)SPIEN位，這是AVR芯片的硬件保護
有獨立RESET腳的M16/M32/M64/M128等，在ISP模式下根本就就不會(huì )令I(lǐng)SP無(wú)效，無(wú)論如何修改熔絲位，都能恢復正常。
M8/M48/M88/M168/Tiny系列有RSTDISBL熔絲位可以令導致RESET失效而令I(lǐng)SP無(wú)法工作外，其他情況都能恢復正常。
一般來(lái)說(shuō)，只要滿(mǎn)足ISP的工作前提，再把XTAL1接到一個(gè)4MHz有源晶體的輸出，基本是萬(wàn)試萬(wàn)靈的。
不要忘記，并行高壓編程的時(shí)鐘信號也是從XTAL1導入方波信號的。
如果有源晶振的方法不行(除了ISPEN=0,RSTDISBL=0情況外)，恐怕高壓編程也未必能奏效。
JTAG的影響(M16,M32,M128等):
JTAG能訪(fǎng)問(wèn) SPIEN 和 JTAGEN,要是不小心同時(shí)改成SPIEN=1，JTAGEN=1，將會(huì )導致MCU鎖死，需要高壓并行編程才能恢復。
DebugWIRE的影響（M48,M88,M168,T2313等,數據手冊里面的資料不是很詳細)
由于DebugWIRE使用RESET腳來(lái)通訊，所以跟ISP有所沖突
可以通過(guò)ISP或并行高壓編程來(lái)使能DebugWIRE功能[即DWEN=0]，使能DebugWIRE功能后,ISP功能失效。
可以通過(guò)DebugWIRE來(lái)關(guān)閉DebugWIRE功能[即DWEN=1]，關(guān)閉DebugWIRE功能后,如果RSTDISBL=1，SPIEN=0，ISP功能有效。
比較特殊的是 DebugWIRE調試中，斷點(diǎn)的使用會(huì )降低Flash 數據記憶時(shí)間 DebugWIRE調試用的器件不能發(fā)給最終客戶(hù)。
JTAG MKII同時(shí)具備JTAG/DeubgWIRE/ISP三種功能，可以輕松實(shí)現DebugWIRE/ISP的切換。
(軟件需要升級到1.09版以后 即對應AVRstudio 4.12以后版本)
設計使用debugWIRE 的系統時(shí)，必須進(jìn)行下面的檢查：
• dW/(RESET) 的上拉電阻不得小于10kΩ。debugWIRE 并不需要上拉電阻
• 將 RESET 引腳與 VCC 直接連接將無(wú)法工作
• 使用debugWIRE 時(shí)必須斷開(kāi)與RESET 引腳連接的電容
• 必須斷開(kāi)所有的外部復位源
