আমরা ATmega128RFA1 এর জন্য একটি OTA বুটলোডার লিখছি (স্মার্ট রেসপন্স XE ডিভাইসের অংশ হিসাবে)

এটি সবই শুরু হয়েছিল লেখকের সেকেন্ডারি মার্কেটে একটি আকর্ষণীয় ডিভাইস কেনার মাধ্যমে - স্মার্ট রেসপন্স XE (সংক্ষিপ্ত বিবরণ) এটি স্কুলগুলির জন্য উদ্দিষ্ট: ক্লাসের প্রতিটি শিক্ষার্থী নব্বইয়ের দশকের একটি ইলেকট্রনিক নোটবুক বা অনুবাদকের মতো একটি ডিভাইস পায়, শিক্ষক একটি প্রশ্ন জিজ্ঞাসা করেন এবং শিক্ষার্থীরা ডিভাইসের কীবোর্ডে উত্তর টাইপ করে, যা একটি মাধ্যমে প্রাপ্ত হয়। শিক্ষকের পিসির সাথে সংযুক্ত একটি রিসিভারে রেডিও চ্যানেল (802.15.4)।

এই ডিভাইসগুলি বেশ কয়েক বছর আগে বন্ধ করে দেওয়া হয়েছিল, এবং যে স্কুলগুলি $100-$200 মূল্যে কেনা হয়েছিল তা এখন ইবেতে $10 বা তার কম দামে পপ আপ হচ্ছে৷ সেখানে হার্ডওয়্যার geeky পরীক্ষার জন্য খুব উপযুক্ত:

• 60 কী কীবোর্ড
• 384×136 রেজোলিউশন সহ ডিসপ্লে, পিক্সেল প্রতি 2 বিট - BC, CGA এর মতো, কিন্তু 4 রঙ নয়, উজ্জ্বলতার গ্রেডেশন
• মাইক্রোকন্ট্রোলার ATmega128RFA1 (128 kB ফ্ল্যাশ মেমরি, 4 kB ROM, 16 kB RAM, 802.15.4 ট্রান্সসিভার)
• বাহ্যিক (মাইক্রোকন্ট্রোলারের সাথে সম্পর্কিত, সম্পূর্ণ ডিভাইস নয়) 1 মেগাবিট (128 কিলোবাইট) SPI ইন্টারফেসের সাথে ফ্ল্যাশ মেমরি
• 4 AAA উপাদানের জন্য বগি।

মাইক্রোকন্ট্রোলারের নাম থেকে এটি স্পষ্ট যে এটি AVR পরিবারের অন্তর্গত, যার অর্থ ডিভাইসটিকে Arduino-সামঞ্জস্যপূর্ণ করা একটি তুচ্ছ কাজ নয়...

খবর থেকে Hackaday লেখক এটা কি খুঁজে বের করা ইতিমধ্যেই করেছে (একই লিঙ্ক আপনাকে বলে যে কোথায় সংযোগ করতে হবে), Arduboy-এর জন্য গেমগুলি চালানোর সুযোগ রয়েছে:

তবে লেখক ডিভাইসে না খেলার সুযোগে বেশি আগ্রহী, তবে অধ্যয়ন করার জন্য:

• সিরিয়াল SPI ইন্টারফেসের সাথে ফ্ল্যাশ মেমরি
• AVR এর জন্য বুটলোডার
• স্ট্যান্ডার্ড 802.15.4

লেখক লিখতে শুরু করেছেন গ্রন্থাগারগুলি (GPL v3), যা আপনাকে প্রদর্শন, আউটপুট পাঠ্য এবং আয়তক্ষেত্রগুলি শুরু করতে এবং SPI ফ্ল্যাশ মেমরি অ্যাক্সেস করতে দেয়। তারপরে তিনি ডিভাইসটির ব্যবহারিক ব্যবহারের জন্য ধারণা নিয়ে আসতে শুরু করলেন: একটি VT-100-সামঞ্জস্যপূর্ণ পকেট টার্মিনাল, মাল্টিপ্লেয়ার গেমস। তিনটি ডিভাইস পুনর্নির্মাণ করার পরে, তিনি তাদের "বাতাসের উপর দিয়ে" স্কেচ পেতে "শিক্ষা" দেওয়ার সিদ্ধান্ত নিয়েছিলেন। যা কেবল আকর্ষণীয়ই নয়, খুব সুবিধাজনকও হবে: ডিভাইসের কেসটি প্রতিবার খোলা কঠিন, এবং ব্যাটারি বগির কভারের নীচে কেবল ছিদ্র রয়েছে যা আপনাকে একটি JTAG প্রোগ্রামারকে বোর্ডের সাথে সংযুক্ত করতে দেয়।

এটি আরডুইনো বুটলোডার আপলোড করার জন্য যথেষ্ট, কিন্তু স্কেচ নয় - সিরিয়াল পোর্টটি সেখানে সংযুক্ত নেই, তাই আপনি এখনও কেস না খোলা ছাড়া করতে পারবেন না। এছাড়াও, প্রথম সিরিয়াল পোর্টের TX0 এবং RX0 লাইনগুলি কীবোর্ড ম্যাট্রিক্সের পোলিং লাইনগুলির সাথে একত্রিত হয়, যেমন যেগুলি ডিসপ্লের পাশের ফাংশন কীগুলি পোল করে৷ কিন্তু আপনি কি করতে পারেন - লেখক এটি তৈরি করেছেন:

তিনি সেখানে JTAG লাইন এনেছেন, এবং এখন ব্যাটারির বগি খোলার প্রয়োজন নেই। এবং যাতে স্কেচগুলি আপলোড করা যায়, আমি উভয় সিরিয়াল পোর্টকে একই সংযোগকারীতে সংযুক্ত করেছি, একটি সুইচও যুক্ত করেছি, কারণ ব্যাটারিগুলি ইনস্টল করার সাথে, অন্য কোনও উপায়ে ডিভাইসটি বন্ধ করা শারীরিকভাবে অসম্ভব।

একটি সোল্ডারিং লোহা, একটি ইউটিলিটি ছুরি এবং একটি আঠালো বন্দুক দিয়ে কাজ করতে বেশ কিছুটা সময় লেগেছিল। সাধারণভাবে, "বাতাসের উপরে" স্কেচ আপলোড করা অনেক বেশি সুবিধাজনক; এর জন্য আমাদের জরুরিভাবে কিছু উদ্ভাবন করা দরকার।

Arduino IDE স্কেচ আপলোড করার জন্য প্রোগ্রাম ব্যবহার করে avrdude. এটি প্রোটোকল ব্যবহার করে মাইক্রোকন্ট্রোলারের সাথে যোগাযোগ করে STK500, যা আপনাকে উভয় দিকে ফাইল স্থানান্তর করতে দেয়। এটি চ্যানেলগুলির সাথে খারাপভাবে সামঞ্জস্যপূর্ণ যেখানে পরিবর্তনশীল বিলম্ব, বিকৃতি এবং ডেটা ক্ষতি সম্ভব। সিরিয়াল চ্যানেলে যদি কিছু আলগা হয় বা গর্জন হয়, আপনি কারণ খুঁজতে পাগল হয়ে যেতে পারেন। একবার লেখক অর্ধেক দিনের জন্য ভোগেন যতক্ষণ না তিনি বুঝতে পারলেন যে সমস্যাটি একটি খারাপ তারের পাশাপাশি একটি কৌতুকপূর্ণ CP2102 ইন্টারফেস রূপান্তরকারী। এমনকি একটি বিল্ট-ইন ইন্টারফেস কনভার্টার সহ একটি মাইক্রোকন্ট্রোলার, উদাহরণস্বরূপ, ATmega32u4, কখনও কখনও এই মত কাজ করতে পারে। প্রতিটি Arduino ব্যবহারকারী লক্ষ্য করেছেন যে স্কেচ আপলোড করার সময় ত্রুটিগুলি এত বিরল নয়। কখনও কখনও রেকর্ডিং ভাল যায়, কিন্তু একটি পরীক্ষার সময় একটি ত্রুটি সনাক্ত করা হয়. এর অর্থ এই নয় যে লেখার সময় ত্রুটি ছিল - পড়ার সময় ব্যর্থতা ছিল। এখন কল্পনা করুন যে "বাতাসে" কাজ করার সময় একই জিনিস ঘটবে, তবে আরও প্রায়ই।

এই সমস্যাটি কাটিয়ে উঠতে বিভিন্ন উপায়ের চেষ্টা করার পরে, লেখক নিম্নলিখিতটি নিয়ে এসেছেন। ডিভাইসটিতে একটি SPI ইন্টারফেস সহ একটি 128 KB ফ্ল্যাশ মেমরি রয়েছে - আমরা তারের উপর ডেটা গ্রহণ করি (মনে রাখবেন যে লেখকের ইতিমধ্যে পাশে একটি সংযোগকারী সহ একটি ডিভাইস রয়েছে), এই মেমরিটিকে একটি বাফার হিসাবে ব্যবহার করুন এবং রেডিওতে ডেটা পাঠান অন্য ডিভাইসে চ্যানেল। সাইবিকোর পক্ষ থেকে হ্যালো।

রেডিও চ্যানেল, সেইসাথে ফন্টের সাথে কাজ করার জন্য কোড লেখার পরে, লোডারটি 4 কিলোবাইটের বেশি দীর্ঘ হয়ে যায়। অতএব, HFUSE মান 0xDA থেকে 0xD8 এ পরিবর্তন করতে হয়েছিল। এখন বুটলোডার 8 কিলোবাইট পর্যন্ত লম্বা হতে পারে এবং শুরুর ঠিকানা এখন 0x1E000। এটি মেকফাইলে প্রতিফলিত হয়, তবে পূরণ করার সময় এটিও বিবেচনায় নেওয়া উচিত বুটলোডার avrdude এর মাধ্যমে।

ATmega802.15.4RFA128 এর 1 ট্রান্সসিভারটি মূলত প্রোটোকল ব্যবহার করে কাজ করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে জিগবি, যা বেশ জটিল, তাই লেখক পরিবর্তে প্যাকেট প্রেরণ করার সিদ্ধান্ত নিয়েছে। এটি ATmega128RFA1-এর হার্ডওয়্যারে প্রয়োগ করা হয়েছে, তাই সামান্য কোড প্রয়োজন। এছাড়াও, সরলতার জন্য, লেখক একটি নির্দিষ্ট চ্যানেল ব্যবহার করার সিদ্ধান্ত নিয়েছে, আপনাকে এটি নিজে নিজে নির্বাচন করার অনুমতি দিচ্ছে না। 802.15.4 স্ট্যান্ডার্ড 16 থেকে 11 নম্বরের 26টি চ্যানেলকে সমর্থন করে। এগুলি বেশ ভিড়, কিছু ওয়াইফাই চ্যানেলকে ওভারল্যাপ করে (লাল হল ZigBee চ্যানেল, নীল, সবুজ এবং হলুদ হল ওয়াইফাই)।

এটি প্রমাণিত হয়েছে যে চ্যানেল 15 এবং 26 ওয়াইফাই থেকে হস্তক্ষেপের জন্য সবচেয়ে কম সংবেদনশীল। লেখক তাদের মধ্যে দ্বিতীয়টি বেছে নিয়েছেন। দাবিত্যাগ: অনুবাদক জানেন না যে এটি ZigBee কে এইভাবে সরল করার অনুমতি দেওয়া হয়েছে কিনা। হয়তো আমাদের একটু বেশি প্রোগ্রামিং করা উচিত এবং এটি সম্পূর্ণরূপে বাস্তবায়ন করা উচিত?

প্রথম ডিভাইসে, STK500 প্রোটোকলের মাধ্যমে ডেটা প্রেরণ করে এমন একটি সীমিত স্টেট মেশিন বাস্তবায়ন করা প্রয়োজন। বেশিরভাগ ক্ষেত্রে, প্রেরিত এবং প্রাপ্ত বার্তাগুলি স্বয়ংসম্পূর্ণ, তবে কিছু বার্তাগুলি সেইগুলির সাথে আবদ্ধ যা আগে চ্যানেলের মধ্য দিয়ে গেছে৷ সংলাপের বর্ণনা দেওয়া হল এখানে.

এই কথোপকথনের একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান হ'ল গন্তব্য ডিভাইসের ফ্ল্যাশ মেমরিতে লেখার উদ্দেশ্যে প্যাকেটগুলির সংক্রমণ। AVR পরিবারের সাধারণ মাইক্রোকন্ট্রোলারের জন্য, পৃষ্ঠার আকার 128 বাইট, কিন্তু ATmega128RFA1 এর জন্য এটি 256। এবং SPI প্রোটোকলের মাধ্যমে সংযুক্ত ফ্ল্যাশ মেমরির জন্য এটি একই। প্রথম ডিভাইসের প্রোগ্রাম, যখন একটি স্কেচ আপলোড করে, অবিলম্বে এটি দ্বিতীয়টিতে স্থানান্তর করে না, তবে এটি এই মেমরিতে লিখে। যখন Arduino IDE প্রবেশের সঠিকতা পরীক্ষা করে, তখন সেখানে যা লেখা ছিল তা পাঠানো হয়। এখন আমাদের দ্বিতীয় ডিভাইসে রেডিও চ্যানেলের মাধ্যমে প্রাপ্ত ডেটা প্রেরণ করতে হবে। একই সময়ে, রিসিভিং থেকে ট্রান্সমিটিং এবং পিছনে স্যুইচ করা প্রায়শই ঘটে। STK500 প্রোটোকল বিলম্বের জন্য উদাসীন, কিন্তু ডেটা ক্ষতি সহ্য করে না (অদ্ভুত, তবে উপরে বলা হয়েছে যে বিলম্ব ডেটা স্থানান্তরকেও প্রভাবিত করে)। এবং ওয়্যারলেস ট্রান্সমিশনের সময় ক্ষতি অনিবার্য। ATmega128RFA1-এ বারবার অনুরোধের একটি অন্তর্নির্মিত হার্ডওয়্যার বাস্তবায়ন রয়েছে যখন স্থানান্তরের সঠিকতা সম্পর্কে সন্দেহ রয়েছে, তবে লেখক নিজেই সফ্টওয়্যারে এটি বাস্তবায়ন করার সিদ্ধান্ত নিয়েছেন। তিনি এমন একটি প্রোটোকল তৈরি করেছিলেন যেখানে অনেক বেশি ডেটা অন্যটির চেয়ে এক পথে প্রবাহিত হয়।

এটি নিখুঁত নয়, তবে এটি কাজ করে। 256-বাইট পৃষ্ঠাটি চারটি সেগমেন্টে বিভক্ত, যার প্রতিটি প্যাকেট হিসাবে বাতাসে প্রেরণ করা হয়। একটি প্যাকেট 125 বাইট পর্যন্ত ডেটা ধারণ করতে পারে এবং দৈর্ঘ্যের জন্য এক বাইট এবং CRC-এর জন্য দুই বাইট। তাই পৃষ্ঠা এবং সেগমেন্ট নম্বর সহ (64 থেকে 0 পর্যন্ত) 3 বাইট লম্বা টুকরা সেখানে স্থাপন করা হয়েছে। রিসিভিং ডিভাইসে একটি ভেরিয়েবল রয়েছে যা এটিকে ট্র্যাক করতে দেয় যে কতগুলি সেগমেন্ট গৃহীত হয়েছে এবং যখন চারটি আসে, সেন্ডিং ডিভাইসটি নিশ্চিত করে যে পুরো পৃষ্ঠাটি গৃহীত হয়েছে। কোন নিশ্চিতকরণ (CRC মেলেনি) - পুরো পৃষ্ঠাটি আবার পাঠান। তারের মাধ্যমে প্রেরণের চেয়ে গতি আরও বেশি। দেখা:

তবে সাধারণভাবে, স্কেচ আপলোড করার জন্য এবং এটির মাধ্যমে ডিভাইসগুলিতে তারের সংযোগ করার একটি সুবিধাজনক উপায় সরবরাহ করা প্রয়োজন। উদাহরণস্বরূপ, ছবির মতো CP2102-এ এমন একটি ইন্টারফেস কনভার্টারের ভিতরে রাখুন এবং এটিকে বোর্ডের সাথে আঠালো করুন যাতে এটি মাইক্রো USB তারের সংযোগ এবং সংযোগ বিচ্ছিন্ন করার সময় শক্তি সহ্য করতে পারে।

এটিতে একটি 3,3-ভোল্ট স্টেবিলাইজারও রয়েছে (এবং এটিকে 6-ভোল্ট পাওয়ার সাপ্লাই সহ একটি ডিভাইসে কীভাবে ব্যবহার করবেন - যদি এটিতে একই স্টেবিলাইজার থাকে এবং আপনি দুটি ডায়োড যুক্ত করতে পারেন যাতে স্বয়ংক্রিয়ভাবে নির্বাচন করা যায় কোনটি ডিভাইসটিকে শক্তি দেবে) . তিনটি এলইডি অবশ্যই ইন্টারফেস কনভার্টার বোর্ড থেকে বিক্রি না হওয়া উচিত, অন্যথায় সেগুলি চালানোর সময় তারা অতিরিক্ত ব্যাটারি লোড করবে এবং কীবোর্ড পোলিংয়ে হস্তক্ষেপ করবে এবং একটি SPI ইন্টারফেসের সাথে ফ্ল্যাশ মেমরির সাথে কাজ করবে।

একটি লক্ষ্য অনুসরণ করা এটি অর্জনের চেয়ে আরও আকর্ষণীয় হয়ে উঠেছে (এবং বাস সম্পর্কে সেই রসিকতার প্রয়োজন নেই)। লেখক AVR বুটলোডার, SPI ফ্ল্যাশ মেমরি, STK500 প্রোটোকল এবং 802.15.4 স্ট্যান্ডার্ড সম্পর্কে অনেক কিছু শিখেছেন।

উপরে বর্ণিত লাইব্রেরি ছাড়াও অন্যান্য সমস্ত কোড হল − এখানে, এবং এটি GPL v3 এর অধীনেও রয়েছে৷ লেখকের টুইটার- এখানে.

উত্স: www.habr.com