sistem mikroprosesor

Programmer AVR

Pada tulisan ini diuraikan berbagai teknik untuk memasukkan firmware (program) yang sudah berupa binary (HEX) ke dalam Flash memory pada mikrokontroller keluarga AVR. Teknik tersebut secara garis besar adalah sebagai berikut:

  • ISP (In System Programming) atau disebut juga ICSIP (In Circuit System Programming) [1]. Pada teknik ini, firmware dimasukkan dengan protokol serial ke dalam chip mikrokontroler. Pada waktu pemrograman mikrokontroler tidak perlu dilepas dari rangkaiannya.
  • HVPP (High Voltage Parallel Programming). Pada teknik ini firmware dimasukkan dengan protokol paralel dengan menggunakan tegangan +12V yang lebih tinggi dari tegangan kerja (+5V).
  • HVSP (High Voltage Serial Programming). Pada teknik ini firmware dimasukkan dengan protokol serial dan dengan tegangan +12V. Teknik ini dipakai untuk menggantikan HVPP pada perangkat yang jumlah pinnya terbatas.
  • Bootloader. Pada teknik ini pada mikrokontroler diletakkan sebuah program bootloader yang dapat menerima firmware aplikasi dari luar dan kemudian memasukkan firmware itu ke flash memory. Jika menggunakan bootloader, flash memory dibagi sebagian menjadi bootloader, sebagian lagi menjadi aplikasi.

Berikut di bawah ini adalah uraian dari masing-masing teknik tersebut.

In System Programming

Pada programmer jenis ini, pemrograman dimasukkan melalui port SPI (Serial Peripheral Interface) di mikrokontroler AVR. Teknik ini dikenal juga dengan nama ISP (In System Programming), artinya mikrokontroler dapat diprogram pada sistem yang sudah tersolder, tanpa perlu mencopot mikrokontroler tersebut dari PCB.

Pin-pin yang dipakai pada metode ini adalah sebagai berikut

  • MOSI
  • MISO
  • SCK
  • Reset

Berikut ini pin ISP pada ATMega8535

pin ISP pada ATMega8535

pin ISP pada ATMega8535

Berikut ini rangkaian dasar pemrograman ISP pada ATMega8535

Rangkaian ISP ATMega8535

Rangkaian ISP ATMega8535

Atmel tidak menyatakan secara eksplisit bagaimana cara menyambungkan pin ISP antara mikrokontroler dengan programmer, namun salah satu konfigurasi yang sering dipakai orang adalah konfigurasi yang dipakai di STK200 (programmer ISP keluaran Atmel).

Konektor ISP standar STK200

Konektor ISP standar STK200

Programmer AVR dengan ISP melalui Port Paralel

Pada teknik ini, pin-pin ISP di AVR langsung dikendalikan oleh port paralel dari PC.

 

Port paralel PC

Port paralel PC

Ada 2 varian rangkaian jenis ini, yaitu programmer tanpa buffer dan programmer dengan buffer. Blok diagram rangkaian tanpa buffer adalah sebagai berikut:

Programmer port paralel

Programmer port paralel

Blok diagram rangkaian dengan buffer adalah sebagai berikut:

 

Programmer paralel dengan buffer

Programmer paralel dengan buffer

Contoh hardware rangkaian programer jenis ini adalah sebagai berikut:

Sebagai pasangan hardware programmer, diperlukan juga software di PC untuk melakukan programming. Contohnya adalah sebagai berikut:

Programmer AVR dengan ISP melalui port serial dengan bit banging

Blok diagram sederhana adalah sebagai berikut:

Programmer serial bit banging

Programmer serial bit banging

Pin-pin ISP dikendalikan oleh port serial dari PC, . Pemrograman tidak menggunakan protokol komunikasi serial, melainkan menggunakan metode bit-banging [5]. Contoh rangkaian dapat dilihat di URL berikut. http://www.lancos.com/siprogsch.html .

Software di PC dapat menggunakan PonyProg [6]

Keunggulan programmer ini adalah sederhana dan cukup tangguh, jarang merusak port PC seperti yang menggunakan port parallel. Kelemahannya memerlukan port serial yang on board di desktop PC, jadi tidak dapat menggunakan port serial dari USB serial.

Programmer AVR dengan ISP melalui port serial dengan protokol serial

Pada programmer ini, PC berkomunikasi melalui protokol serial dengan sebuah mikroprosesor. Mikroprosesor ini kemudian mengendalikan pin-pin ISP pada mikrokontroler AVR yang akan diprogram. Contoh Rangkaian

 

Programmer serial dengan mikrokontroler

Programmer serial dengan mikrokontroler

 Programmer AVR dengan ISP melalui port USB dengan bit-banging

Port USB

Port USB

Pada programmer jenis ini, sebuah mikroprosesor (mikroprosesor programmer) dipakai untuk menerima sinyal USB langsung dari PC tanpa menggunakan chip khusus USB. Mikroprosesor programmer ini kemudian memprogram chip AVR melalui koneksi ISP. Biasanya teknik ini memanfaatkan library USB untuk AVR seperti V-USB [8] dan USBtiny [9].

Programmer USB dengan mikrokontroler

Programmer USB dengan mikrokontroler

Contoh rangkaian open source:

  • AVR Doper [10]AVR-Doper is an STK500 compatible In-System Programmer (ISP) and High Voltage Serial Programmer (HVSP). It comes with a built-in USB to Serial adaptor to connect directly to USB. “
  • USBprog “An open source all purpose tool (AVR ISP, ARM7/ARM9, AT89,JTAG, RS232, IO)[11]
  • USBasp [12]. “USBasp is a USB in-circuit programmer for Atmel AVR controllers. It simply consists of an ATMega88 or an ATMega8 and a couple of passive components. The programmer uses a firmware-only USB driver, no special USB controller is needed.” Contoh implementasi USBAsp [13]
  • USB Tiny ISP [14]

Contoh produk jadi:

Beberapa software yang dapat dipakai:

  • Software Khazama dapat dipakai sebagai front-end [16]

Programmer AVR dengan ISP melalui port USB dengan chip USB

Pada programmer jenis ini, sebuah mikroprosesor (mikroprosesor programmer) memberikan sinyal ISP ke mikrokontroler AVR, sedangkan sinyal USB diterima dengan chip khusus USB, biasanya IC dari keluarga FTDI.

Programmer dengan USB to serial

Programmer dengan USB to serial

Contoh programmer

  • Bus Pirate, programmer serba guna untuk berbagai mikrokontroler [17] . Teknik pemrograman AVR dengan programmer ini dapat dibaca di [18]

Bootloader

Programmer AVR dengan bootloader melalui port serial

Pada programmer jenis ini, pada AVR yang akan diprogram diaktifkan dulu suatu program kecil bernama bootloader. PC mengirimkan software yang akan diprogramkan ke program bootloader ini , kemudian program bootloader akan memprogram memori Flash dengan program yang diinginkan tersebut.

Programmer dengan bootloader

Programmer dengan bootloader

Mikrokontroler ATMega  yang baru tidak memiliki software bootloader. Untuk menjalankan bootloader, software bootloader mesti dimasukkan dulu ke dalam flash memory dengan ISP ataupun dengan paralel programmer. Sebagian memori flash akan dipakai untuk program bootloader, sehingga memori yang tersisa untuk program aplikasi akan berkurang.

Memori bootloader di flash

Memori bootloader di flash

 

Contoh software bootloader

Variasi programmer ini adalah dengan menggunakan perangkat USB to Serial, sehingga dapat dipakai pada Desktop/Laptop yang memiliki port USB namun tidak memiliki port serial.

Contoh:

High Voltage Parallel Programmer

PROGRAMMER TEGANGAN TINGGI (HV PROGRAMMER)

Programmer ini mengakses flash di AVR melalui port paralel di AVR, bukan melalui port ISP Pada waktu pemrograman diperlukan tegangan +12V pada pin tertentu, oleh karena itu teknik ini disebut programmer tegangan tinggi. Tegangan tinggi di sini tidak mencapai puluhan ataupun ratusan volt, tapi hanya +12 V. Keunggulannya utama programmer adalah dapat dipakai untuk memprogram chip AVR yang sempat dimatikan SPI atau pin Resetnya. Kelemahannya adalah rangkaian programmernya cukup kompleks dan juga chip mikrokontroler yang diprogram harus dilepas dari PCB.

Programmer high voltage

Programmer high voltage

Terdapat beberapa rangkaian programmer yang berbasis berbasis dari board STK500 sebagai berikut:

Programmer paralel tegangan tinggi sederhana:

HVSP (High Voltage Serial Programming)

AVR HVSP

AVR HVSP [sumber]

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Powered by: Wordpress