અમે ATmega128RFA1 માટે OTA બુટલોડર લખી રહ્યા છીએ (સ્માર્ટ રિસ્પોન્સ XE ઉપકરણના ભાગ રૂપે)

આ બધું લેખક દ્વારા ગૌણ બજાર પર એક રસપ્રદ ઉપકરણ ખરીદવાથી શરૂ થયું - સ્માર્ટ રિસ્પોન્સ XE (ટૂંકું વર્ણન). તે શાળાઓ માટે બનાવાયેલ છે: વર્ગમાં દરેક વિદ્યાર્થી નેવુંના દાયકાના ઇલેક્ટ્રોનિક નોટબુક અથવા અનુવાદક જેવું ઉપકરણ મેળવે છે, શિક્ષક એક પ્રશ્ન પૂછે છે, અને વિદ્યાર્થીઓ ઉપકરણોના કીબોર્ડ પર જવાબો ટાઇપ કરે છે, જે એક દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે. શિક્ષકના પીસી સાથે જોડાયેલા રીસીવર સાથે રેડિયો ચેનલ (802.15.4).

આ ઉપકરણો ઘણા વર્ષો પહેલા બંધ કરવામાં આવ્યા હતા, અને જે શાળાઓએ $100-$200 દરેકમાં ખરીદ્યું હતું તે હવે eBay પર $10 અથવા તેનાથી ઓછા ભાવે પોપ અપ થઈ રહ્યું છે. ગીકી પ્રયોગો માટે ત્યાંનું હાર્ડવેર ખૂબ જ યોગ્ય છે:

• 60 કી કીબોર્ડ
• 384×136 ના રિઝોલ્યુશન સાથે ડિસ્પ્લે, 2 બિટ્સ પ્રતિ પિક્સેલ - BC, CGA જેવું જ છે, પરંતુ 4 રંગો નહીં, પરંતુ તેજના ક્રમાંકન
• માઇક્રોકન્ટ્રોલર ATmega128RFA1 (128 kB ફ્લેશ મેમરી, 4 kB ROM, 16 kB RAM, 802.15.4 ટ્રાન્સસીવર)
• બાહ્ય (માઈક્રોકન્ટ્રોલરના સંબંધમાં, સમગ્ર ઉપકરણ સાથે નહીં) 1 મેગાબીટ (128 કિલોબાઈટ) SPI ઈન્ટરફેસ સાથે ફ્લેશ મેમરી
• 4 AAA તત્વો માટે કમ્પાર્ટમેન્ટ.

માઇક્રોકન્ટ્રોલરના નામ પરથી તે સ્પષ્ટ છે કે તે AVR કુટુંબનું છે, જેનો અર્થ એ છે કે ઉપકરણને Arduino-સુસંગત બનાવવું એ નજીવા કરતાં વધુ કામ છે...

સમાચાર પરથી હેકડે લેખકને જાણવા મળ્યું કે તે શું છે પહેલેથી જ કર્યું છે (આ જ લિંક તમને કહે છે કે ક્યાં કનેક્ટ કરવું), Arduboy માટે રમતો ચલાવવાની તક છે:

પરંતુ લેખકને ઉપકરણ પર રમવાની નહીં, પરંતુ અભ્યાસ કરવાની તકમાં વધુ રસ છે:

• સીરીયલ SPI ઈન્ટરફેસ સાથે ફ્લેશ મેમરી
• AVR માટે બુટલોડર્સ
• ધોરણ 802.15.4

લેખકે લખીને શરૂઆત કરી પુસ્તકાલયો (GPL v3), જે તમને ડિસ્પ્લે, આઉટપુટ ટેક્સ્ટ અને લંબચોરસ શરૂ કરવા અને SPI ફ્લેશ મેમરીને ઍક્સેસ કરવાની મંજૂરી આપે છે. પછી તેણે ઉપકરણના વ્યવહારિક ઉપયોગ માટેના વિચારો લાવવાનું શરૂ કર્યું: VT-100-સુસંગત પોકેટ ટર્મિનલ, મલ્ટિપ્લેયર ગેમ્સ. ત્રણ ઉપકરણો પુનઃબીલ્ડ કર્યા પછી, તેણે તેમને "હવા પર" સ્કેચ મેળવવાનું "શિખવવાનું" નક્કી કર્યું. શું માત્ર રસપ્રદ જ નહીં, પણ ખૂબ જ અનુકૂળ પણ હશે: ઉપકરણનો કેસ દર વખતે ખોલવો મુશ્કેલ છે, અને બેટરી કમ્પાર્ટમેન્ટ કવર હેઠળ ફક્ત છિદ્રો છે જે તમને JTAG પ્રોગ્રામરને બોર્ડ સાથે કનેક્ટ કરવાની મંજૂરી આપે છે.

આ Arduino બુટલોડરને અપલોડ કરવા માટે પૂરતું છે, પરંતુ સ્કેચ નહીં - સીરીયલ પોર્ટ ત્યાં જોડાયેલ નથી, તેથી તમે હજી પણ કેસ ખોલ્યા વિના કરી શકતા નથી. ઉપરાંત, પ્રથમ સીરીયલ પોર્ટની TX0 અને RX0 લાઈનોને કીબોર્ડ મેટ્રિક્સની પોલિંગ લાઈનો સાથે જોડવામાં આવે છે, એટલે કે જે ડિસ્પ્લેની બાજુઓ પર ફંક્શન કીને પોલ કરે છે. પરંતુ તમે શું કરી શકો - લેખકે આ બનાવ્યું:

તે ત્યાં જેટીએજી લાઈન લાવ્યો, અને હવે બેટરીનો ડબ્બો ખોલવાની જરૂર નથી. અને સ્કેચ અપલોડ કરી શકાય તે માટે, મેં બંને સીરીયલ પોર્ટને એક જ કનેક્ટર સાથે કનેક્ટ કર્યા, એક સ્વીચ પણ ઉમેર્યું, કારણ કે બેટરીઓ ઇન્સ્ટોલ કરેલી હોવાથી, અન્ય કોઈપણ રીતે ઉપકરણને બંધ કરવું શારીરિક રીતે અશક્ય છે.

સોલ્ડરિંગ આયર્ન, ઉપયોગિતા છરી અને ગુંદર બંદૂક સાથે કામ કરવામાં થોડો સમય લાગ્યો. સામાન્ય રીતે, "ઓવર ધ એર" સ્કેચ અપલોડ કરવું વધુ અનુકૂળ છે; અમારે આ માટે તાત્કાલિક કંઈક શોધ કરવાની જરૂર છે.

Arduino IDE સ્કેચ અપલોડ કરવા માટે પ્રોગ્રામનો ઉપયોગ કરે છે avrdude. તે પ્રોટોકોલનો ઉપયોગ કરીને માઇક્રોકન્ટ્રોલર સાથે સંપર્ક કરે છે STK500, જે તમને બંને દિશામાં ફાઇલોને સ્થાનાંતરિત કરવાની મંજૂરી આપે છે. તે ચેનલો સાથે નબળી રીતે સુસંગત છે જ્યાં ચલ વિલંબ, વિકૃતિ અને ડેટા નુકશાન શક્ય છે. જો સીરીયલ ચેનલમાં કંઈક છૂટું પડે છે અથવા ગડગડાટ થાય છે, તો તમે કારણ શોધવા માટે પાગલ થઈ શકો છો. એકવાર લેખક અડધો દિવસ સહન કરે છે જ્યાં સુધી તેને સમજાયું નહીં કે સમસ્યા ખરાબ કેબલ, તેમજ તરંગી CP2102 ઇન્ટરફેસ કન્વર્ટર છે. બિલ્ટ-ઇન ઇન્ટરફેસ કન્વર્ટર સાથેનું માઇક્રોકન્ટ્રોલર પણ, ઉદાહરણ તરીકે, ATmega32u4, ક્યારેક આના જેવું કાર્ય કરી શકે છે. દરેક Arduino વપરાશકર્તાએ નોંધ્યું છે કે સ્કેચ અપલોડ કરતી વખતે ભૂલો એટલી દુર્લભ નથી. કેટલીકવાર રેકોર્ડિંગ સારી રીતે થાય છે, પરંતુ પરીક્ષણ દરમિયાન વાંચવામાં ભૂલ મળી આવે છે. આનો અર્થ એ નથી કે લેખન દરમિયાન ભૂલ હતી - વાંચન દરમિયાન નિષ્ફળતા હતી. હવે કલ્પના કરો કે "ઓવર ધ એર" કામ કરતી વખતે તે જ થશે, પરંતુ ઘણી વાર.

આ સમસ્યાને દૂર કરવા માટે વિવિધ રીતો અજમાવ્યા પછી, લેખક નીચેની સાથે આવ્યા. ઉપકરણમાં SPI ઇન્ટરફેસ સાથે 128 KB ફ્લેશ મેમરી છે - અમે વાયર પર ડેટા પ્રાપ્ત કરીએ છીએ (યાદ રાખો કે લેખક પાસે પહેલેથી જ બાજુ પર કનેક્ટર સાથેનું એક ઉપકરણ છે), આ મેમરીનો ઉપયોગ બફર તરીકે કરો અને રેડિયો પર ડેટા મોકલો. અન્ય ઉપકરણ પર ચેનલ. Cybiko તરફથી હેલો.

રેડિયો ચેનલ, તેમજ ફોન્ટ સાથે કામ કરવા માટે કોડ લખ્યા પછી, લોડર 4 કિલોબાઈટથી લાંબો થઈ ગયો. તેથી, HFUSE મૂલ્ય 0xDA થી 0xD8 માં બદલવું પડ્યું. હવે બુટલોડર 8 કિલોબાઈટ સુધી લાંબુ હોઈ શકે છે, અને શરૂઆતનું સરનામું હવે 0x1E000 છે. આ મેકફાઈલમાં પ્રતિબિંબિત થાય છે, પરંતુ ભરતી વખતે પણ ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ બુટલોડર avrdude દ્વારા.

ATmega802.15.4RFA128 માં 1 ટ્રાન્સસીવર મૂળ રીતે પ્રોટોકોલનો ઉપયોગ કરીને સંચાલન કરવા માટે રચાયેલ છે. ઝિગબી, જે ખૂબ જટિલ છે, તેથી લેખકે તેના બદલે ફક્ત પેકેટો ટ્રાન્સમિટ કરવાનું નક્કી કર્યું. આ ATmega128RFA1 માં હાર્ડવેરમાં લાગુ કરવામાં આવ્યું છે, તેથી થોડો કોડ જરૂરી છે. ઉપરાંત, સરળતા માટે, લેખકે નિશ્ચિત ચેનલનો ઉપયોગ કરવાનું નક્કી કર્યું, તમને તેને મેન્યુઅલી પણ પસંદ કરવાની મંજૂરી આપતા નથી. 802.15.4 સ્ટાન્ડર્ડ 16 થી 11 સુધીની સંખ્યાવાળી 26 ચેનલોને સપોર્ટ કરે છે. તે ખૂબ જ ગીચ છે, કેટલીક વાઇફાઇ ચેનલોને પણ ઓવરલેપ કરે છે (લાલ છે ZigBee ચેનલો, વાદળી, લીલી અને પીળી વાઇફાઇ છે).

તે બહાર આવ્યું છે કે ચેનલો 15 અને 26 વાઇફાઇથી દખલગીરી માટે ઓછામાં ઓછી સંવેદનશીલ છે. લેખકે તેમાંથી બીજી પસંદ કરી. અસ્વીકરણ: અનુવાદકને ખબર નથી કે તેને ZigBee ને આ રીતે સરળ બનાવવાની મંજૂરી છે કે કેમ. કદાચ આપણે થોડું વધુ પ્રોગ્રામિંગ કરવું જોઈએ અને તેને સંપૂર્ણપણે અમલમાં મૂકવું જોઈએ?

પ્રથમ ઉપકરણ પર, STK500 પ્રોટોકોલ દ્વારા ડેટા ટ્રાન્સમિટ કરતી મર્યાદિત રાજ્ય મશીનનો અમલ કરવો જરૂરી છે. મોટાભાગે, પ્રસારિત અને પ્રાપ્ત થયેલા સંદેશાઓ સ્વ-પર્યાપ્ત છે, પરંતુ કેટલાક તે સાથે જોડાયેલા છે જે ચેનલમાંથી પહેલા પસાર થયા હતા. સંવાદનું વર્ણન આપવામાં આવ્યું છે અહીં.

આ સંવાદનો એક મહત્વપૂર્ણ ઘટક ગંતવ્ય ઉપકરણની ફ્લેશ મેમરીમાં લખવાના હેતુવાળા પેકેટોનું પ્રસારણ છે. AVR પરિવારના સરળ માઇક્રોકન્ટ્રોલર માટે, પૃષ્ઠનું કદ 128 બાઇટ્સ છે, પરંતુ ATmega128RFA1 માટે તે 256 છે. અને ફ્લેશ મેમરી માટે જે SPI પ્રોટોકોલ દ્વારા જોડાયેલ છે, તે સમાન છે. પ્રથમ ઉપકરણમાંનો પ્રોગ્રામ, સ્કેચ અપલોડ કરતી વખતે, તેને તરત જ બીજામાં સ્થાનાંતરિત કરતું નથી, પરંતુ તેને આ મેમરીમાં લખે છે. જ્યારે Arduino IDE એન્ટ્રીની શુદ્ધતા તપાસે છે, ત્યારે તે ત્યાં શું લખ્યું હતું તે મોકલવામાં આવે છે. હવે આપણે પ્રાપ્ત ડેટાને રેડિયો ચેનલ દ્વારા બીજા ઉપકરણ પર ટ્રાન્સમિટ કરવાની જરૂર છે. તે જ સમયે, પ્રાપ્ત થવાથી ટ્રાન્સમિટિંગ અને બેક પર સ્વિચ કરવું ઘણી વાર થાય છે. STK500 પ્રોટોકોલ વિલંબ માટે ઉદાસીન છે, પરંતુ ડેટાના નુકશાનને સહન કરતું નથી (વિચિત્ર, પરંતુ ઉપર કહેવામાં આવ્યું હતું કે વિલંબ ડેટા ટ્રાન્સફરને પણ અસર કરે છે). અને વાયરલેસ ટ્રાન્સમિશન દરમિયાન નુકસાન અનિવાર્ય છે. ATmega128RFA1 માં વારંવાર વિનંતીઓનું બિલ્ટ-ઇન હાર્ડવેર અમલીકરણ છે જ્યારે સ્થાનાંતરણની સાચીતા વિશે શંકા હોય છે, પરંતુ લેખકે પોતે સોફ્ટવેરમાં તેનો અમલ કરવાનું નક્કી કર્યું છે. તેણે એક પ્રોટોકોલ વિકસાવ્યો હતો જેમાં ઘણી બધી માહિતી એક રીતે બીજી રીતે વહે છે.

તે સંપૂર્ણ નથી, પરંતુ તે કામ કરે છે. 256-બાઈટ પેજને ચાર સેગમેન્ટમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે, જેમાંથી દરેક પેકેટ તરીકે હવા પર પ્રસારિત થાય છે. એક પેકેટમાં 125 બાઈટ ડેટા ઉપરાંત લંબાઈ માટે એક બાઈટ અને CRC માટે બે બાઈટ્સ હોઈ શકે છે. તેથી પૃષ્ઠ અને સેગમેન્ટ નંબરો (64 થી 0 સુધી) સાથે 3 બાઇટ્સ લાંબા ટુકડાઓ ત્યાં મૂકવામાં આવે છે. પ્રાપ્ત ઉપકરણમાં એક વેરિયેબલ છે જે તેને કેટલા સેગમેન્ટ્સ પ્રાપ્ત થયા છે તે ટ્રૅક કરવાની મંજૂરી આપે છે, અને જ્યારે ચારેય પહોંચે છે, ત્યારે મોકલનાર ઉપકરણને પુષ્ટિ મળે છે કે સમગ્ર પૃષ્ઠ પ્રાપ્ત થઈ ગયું છે. કોઈ પુષ્ટિકરણ નથી (CRC મેળ ખાતું નથી) - આખું પૃષ્ઠ ફરીથી મોકલો. કેબલ દ્વારા ટ્રાન્સમિટ કરતી વખતે તેની ઝડપ પણ વધારે છે. જુઓ:

પરંતુ સામાન્ય રીતે, સ્કેચ અપલોડ કરવા અને તેના દ્વારા કેબલને ઉપકરણો સાથે કનેક્ટ કરવાની અનુકૂળ રીત પ્રદાન કરવી જરૂરી રહેશે. ઉદાહરણ તરીકે, ફોટાની જેમ CP2102 પર આવા ઇન્ટરફેસ કન્વર્ટરની અંદર મૂકો, અને તેને બોર્ડ પર ગુંદર કરો જેથી તે માઇક્રો USB કેબલને કનેક્ટ કરતી વખતે અને ડિસ્કનેક્ટ કરતી વખતે બળનો સામનો કરી શકે.

તેની પાસે 3,3-વોલ્ટ સ્ટેબિલાઇઝર પણ છે (અને 6-વોલ્ટ પાવર સપ્લાયવાળા ઉપકરણમાં તેનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરવો - જો તેમાં સમાન સ્ટેબિલાઇઝર હોય, અને તેમાંથી કયું ઉપકરણ પાવર કરશે તે આપમેળે પસંદ કરવા માટે તમે બે ડાયોડ ઉમેરી શકો છો) . ત્રણેય એલઈડી ઈન્ટરફેસ કન્વર્ટર બોર્ડમાંથી વેચાયા વિનાના હોવા જોઈએ, અન્યથા તેઓ તેના પર કામ કરતી વખતે બેટરીને વધુમાં લોડ કરશે, અને કીબોર્ડ મતદાનમાં પણ દખલ કરશે અને SPI ઈન્ટરફેસ સાથે ફ્લેશ મેમરી સાથે કામ કરશે.

ધ્યેય હાંસલ કરવા કરતાં પણ વધુ રસપ્રદ બન્યું (અને બસ વિશે તે મજાકની જરૂર નથી). લેખકે AVR બુટલોડર, SPI ફ્લેશ મેમરી, STK500 પ્રોટોકોલ અને 802.15.4 સ્ટાન્ડર્ડ વિશે ઘણું શીખ્યા.

ઉપર વર્ણવેલ પુસ્તકાલય ઉપરાંત અન્ય તમામ કોડ − છે અહીં, અને તે GPL v3 હેઠળ પણ છે. લેખકનું ટ્વિટર - અહીં.

સોર્સ: www.habr.com