आम्ही ATmega128RFA1 साठी OTA बूटलोडर लिहित आहोत (स्मार्ट रिस्पॉन्स XE डिव्हाइसचा भाग म्हणून)

हे सर्व लेखकाने दुय्यम बाजारावर एक मनोरंजक डिव्हाइस खरेदी करण्यापासून सुरू केले - स्मार्ट प्रतिसाद XE (लघु वर्णन). हे शाळांसाठी अभिप्रेत आहे: वर्गातील प्रत्येक विद्यार्थ्याला नव्वदच्या दशकातील इलेक्ट्रॉनिक नोटबुक किंवा अनुवादकासारखे एक उपकरण प्राप्त होते, शिक्षक प्रश्न विचारतात आणि विद्यार्थी त्या उपकरणांच्या कीबोर्डवर उत्तरे टाइप करतात, जी याद्वारे प्राप्त होतात. रेडिओ चॅनल (802.15.4) शिक्षकाच्या PC शी जोडलेल्या रिसीव्हरला.

ही उपकरणे अनेक वर्षांपूर्वी बंद करण्यात आली होती, आणि शाळांनी प्रत्येकी $100-$200 ची खरेदी केली होती ती आता eBay वर $10 किंवा त्यापेक्षा कमी किंमतीत पॉप अप होत आहेत. तेथील हार्डवेअर गीकी प्रयोगांसाठी अतिशय योग्य आहे:

• 60 की कीबोर्ड
• 384×136 रिझोल्यूशनसह डिस्प्ले, 2 बिट्स प्रति पिक्सेल - BC, CGA प्रमाणेच, परंतु 4 रंग नाही, परंतु ब्राइटनेसचे श्रेणीकरण
• मायक्रोकंट्रोलर ATmega128RFA1 (128 kB फ्लॅश मेमरी, 4 kB ROM, 16 kB RAM, 802.15.4 ट्रान्सीव्हर)
• बाह्य (मायक्रोकंट्रोलरच्या संबंधात, संपूर्ण उपकरणाशी नाही) 1 मेगाबिट (128 किलोबाइट) SPI इंटरफेससह फ्लॅश मेमरी
• 4 AAA घटकांसाठी कंपार्टमेंट.

मायक्रोकंट्रोलरच्या नावावरून हे स्पष्ट होते की ते AVR कुटुंबाशी संबंधित आहे, याचा अर्थ डिव्हाइस Arduino-सुसंगत बनवणे हे क्षुल्लक काम आहे...

बातम्या पासून हॅकॅडे लेखकाने ते काय आहे ते शोधून काढले आधीच केले आहे (तोच दुवा तुम्हाला काय कनेक्ट करायचे ते सांगते), Arduboy साठी गेम चालवण्याची संधी आहे:

परंतु लेखकाला डिव्हाइसवर खेळण्याची नव्हे तर अभ्यास करण्याच्या संधीमध्ये अधिक रस आहे:

• सीरियल एसपीआय इंटरफेससह फ्लॅश मेमरी
• AVR साठी बूटलोडर
• मानक 802.15.4

लेखकाने लेखनाची सुरुवात केली ग्रंथालये (GPL v3), जे तुम्हाला डिस्प्ले, आउटपुट टेक्स्ट आणि आयत सुरू करण्यास आणि SPI फ्लॅश मेमरीमध्ये प्रवेश करण्यास अनुमती देते. मग त्याला डिव्हाइसच्या व्यावहारिक वापरासाठी कल्पना येऊ लागल्या: व्हीटी-100-सुसंगत पॉकेट टर्मिनल, मल्टीप्लेअर गेम्स. तीन उपकरणे पुन्हा तयार केल्यावर, त्याने त्यांना “हवेतून” रेखाचित्रे प्राप्त करण्यास “शिकवण्याचे” ठरवले. काय केवळ मनोरंजकच नाही तर अतिशय सोयीस्कर देखील असेल: डिव्हाइस केस प्रत्येक वेळी उघडणे कठीण असते आणि बॅटरीच्या कव्हरखाली फक्त छिद्र असतात जे आपल्याला जेटीएजी प्रोग्रामरला बोर्डशी कनेक्ट करण्याची परवानगी देतात.

Arduino बूटलोडर अपलोड करण्यासाठी हे पुरेसे आहे, परंतु स्केच नाही - सीरियल पोर्ट तेथे कनेक्ट केलेले नाही, म्हणून आपण केस उघडल्याशिवाय करू शकत नाही. तसेच, पहिल्या सिरीयल पोर्टच्या TX0 आणि RX0 ओळी कीबोर्ड मॅट्रिक्सच्या पोलिंग लाइन्ससह एकत्रित केल्या जातात, म्हणजे त्या डिस्प्लेच्या बाजूंच्या फंक्शन की पोल करतात. परंतु आपण काय करू शकता - लेखकाने हे तयार केले आहे:

त्याने तिथे JTAG ओळी आणल्या आणि आता बॅटरीचा डबा उघडण्याची गरज नाही. आणि स्केचेस अपलोड करता यावेत म्हणून, मी दोन्ही सिरीयल पोर्ट एकाच कनेक्टरला जोडले, एक स्विच देखील जोडला, कारण बॅटरी स्थापित केल्यामुळे, इतर कोणत्याही प्रकारे डिव्हाइस बंद करणे शारीरिकदृष्ट्या अशक्य आहे.

सोल्डरिंग लोह, युटिलिटी चाकू आणि गोंद गनसह काम करण्यास बराच वेळ लागला. सर्वसाधारणपणे, स्केचेस "ओव्हर द एअर" अपलोड करणे अधिक सोयीचे आहे; यासाठी आम्हाला तातडीने काहीतरी शोधण्याची आवश्यकता आहे.

Arduino IDE स्केचेस अपलोड करण्यासाठी प्रोग्राम वापरते एव्हरड्यूड. हे प्रोटोकॉल वापरून मायक्रोकंट्रोलरशी संवाद साधते STK500, जे तुम्हाला फायली दोन्ही दिशांना हस्तांतरित करण्याची परवानगी देते. हे चॅनेलसह खराबपणे सुसंगत आहे जेथे व्हेरिएबल विलंब, विकृती आणि डेटा गमावणे शक्य आहे. मालिका चॅनेलमध्ये काहीतरी सैल किंवा गडबड झाल्यास, तुम्ही कारण शोधण्यात वेडे होऊ शकता. एकदा लेखकाने अर्ध्या दिवसासाठी त्रास सहन केला जोपर्यंत त्याला समजले की समस्या एक खराब केबल आहे, तसेच एक लहरी CP2102 इंटरफेस कनवर्टर आहे. अगदी अंगभूत इंटरफेस कन्व्हर्टरसह मायक्रोकंट्रोलर, उदाहरणार्थ, ATmega32u4, कधीकधी असे कार्य करू शकते. प्रत्येक Arduino वापरकर्त्याच्या लक्षात आले आहे की स्केचेस अपलोड करताना त्रुटी फार दुर्मिळ नाहीत. कधीकधी रेकॉर्डिंग चांगले होते, परंतु चाचणी वाचताना त्रुटी आढळते. याचा अर्थ असा नाही की लिहिताना त्रुटी आली - वाचनादरम्यान अपयश आले. आता कल्पना करा की “ओव्हर द एअर” काम करताना तेच घडेल, परंतु बरेचदा.

या समस्येवर मात करण्यासाठी वेगवेगळ्या मार्गांनी प्रयत्न केल्यानंतर, लेखकाने पुढील गोष्टी शोधून काढल्या. डिव्हाइसमध्ये SPI इंटरफेससह 128 KB फ्लॅश मेमरी आहे - आम्हाला तारांवर डेटा प्राप्त होतो (लक्षात ठेवा की लेखकाकडे आधीपासूनच कनेक्टर असलेले एक डिव्हाइस आहे), ही मेमरी बफर म्हणून वापरा आणि रेडिओवर डेटा पाठवा. दुसऱ्या डिव्हाइसवर चॅनेल. Cybiko कडून नमस्कार.

रेडिओ चॅनेल, तसेच फॉन्टसह कार्य करण्यासाठी कोड लिहिल्यानंतर, लोडर 4 किलोबाइट्सपेक्षा मोठा झाला. म्हणून, HFUSE मूल्य 0xDA वरून 0xD8 मध्ये बदलले पाहिजे. आता बूटलोडर 8 किलोबाइट्स पर्यंत लांब असू शकतो, आणि सुरुवातीचा पत्ता आता 0x1E000 आहे. हे मेकफाइलमध्ये प्रतिबिंबित होते, परंतु ते भरताना देखील विचारात घेतले पाहिजे बूटलोडर avrdude द्वारे.

ATmega802.15.4RFA128 मधील 1 ट्रान्सीव्हर मूळतः प्रोटोकॉल वापरून ऑपरेट करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहे झिगबी, जे बरेच क्लिष्ट आहे, म्हणून लेखकाने त्याऐवजी फक्त पॅकेट प्रसारित करण्याचा निर्णय घेतला. हे ATmega128RFA1 मधील हार्डवेअरमध्ये लागू केले आहे, त्यामुळे थोडे कोड आवश्यक आहे. तसेच, साधेपणासाठी, लेखकाने एक निश्चित चॅनेल वापरण्याचा निर्णय घेतला, आपल्याला ते व्यक्तिचलितपणे निवडण्याची परवानगी देत ​​​​नाही. 802.15.4 मानक 16 ते 11 पर्यंतच्या संख्येसह 26 चॅनेलचे समर्थन करते. ते खूप गर्दीचे आहेत, काही वायफाय चॅनेल देखील ओव्हरलॅप करतात (लाल ZigBee चॅनेल आहेत, निळे, हिरवे आणि पिवळे WiFi आहेत).

असे दिसून आले की चॅनेल 15 आणि 26 वायफायच्या हस्तक्षेपास कमीत कमी संवेदनाक्षम आहेत. लेखकाने त्यापैकी दुसरा निवडला. अस्वीकरण: ZigBee ला अशा प्रकारे सरलीकृत करण्याची परवानगी आहे की नाही हे अनुवादकाला माहित नाही. कदाचित आपण थोडे अधिक प्रोग्रामिंग केले पाहिजे आणि ते पूर्णपणे अंमलात आणले पाहिजे?

पहिल्या डिव्हाइसवर, STK500 प्रोटोकॉलद्वारे डेटा प्रसारित करणार्या मर्यादित राज्य मशीनची अंमलबजावणी करणे आवश्यक आहे. बहुतांश भागांमध्ये, प्रसारित केलेले आणि प्राप्त झालेले संदेश स्वयंपूर्ण असतात, परंतु काही पूर्वी चॅनेलमधून गेलेल्या संदेशांशी जोडलेले असतात. संवादाचे वर्णन दिले आहे येथे.

या संवादाचा एक महत्त्वाचा घटक म्हणजे गंतव्य उपकरणाच्या फ्लॅश मेमरीमध्ये लिहिण्याच्या उद्देशाने पॅकेट्सचे प्रसारण. AVR कुटुंबातील साध्या मायक्रोकंट्रोलरसाठी, पृष्ठ आकार 128 बाइट्स आहे, परंतु ATmega128RFA1 साठी ते 256 आहे. आणि SPI प्रोटोकॉलद्वारे कनेक्ट केलेल्या फ्लॅश मेमरीसाठी, ते समान आहे. पहिल्या डिव्हाइसमधील प्रोग्राम, स्केच अपलोड करताना, ते लगेच दुसऱ्यावर हस्तांतरित करत नाही, परंतु या मेमरीवर लिहितो. जेव्हा Arduino IDE एंट्रीची शुद्धता तपासते तेव्हा तिथे काय लिहिले होते ते पाठवले जाते. आता आम्हाला रेडिओ चॅनेलद्वारे प्राप्त डेटा दुसर्‍या डिव्हाइसवर प्रसारित करण्याची आवश्यकता आहे. त्याच वेळी, प्राप्त करण्यापासून ट्रान्समिटिंग आणि बॅकवर स्विच करणे बर्‍याचदा उद्भवते. STK500 प्रोटोकॉल विलंबासाठी उदासीन आहे, परंतु डेटा गमावणे सहन करत नाही (विचित्र, परंतु वर सांगितले होते की विलंब डेटा हस्तांतरणावर देखील परिणाम करतो). आणि वायरलेस ट्रांसमिशन दरम्यान नुकसान अपरिहार्य आहे. हस्तांतरणाच्या अचूकतेबद्दल शंका असताना ATmega128RFA1 मध्ये एक अंगभूत हार्डवेअर अंमलबजावणी आहे जेव्हा वारंवार विनंती केली जाते, परंतु लेखकाने स्वतः सॉफ्टवेअरमध्ये ते लागू करण्याचा निर्णय घेतला. त्याने एक प्रोटोकॉल विकसित केला ज्यामध्ये एकापेक्षा जास्त डेटा दुसऱ्या मार्गाने प्रवाहित होतो.

हे परिपूर्ण नाही, परंतु ते कार्य करते. 256-बाइट पृष्ठ चार विभागांमध्ये विभागलेले आहे, त्यातील प्रत्येक पॅकेटच्या रूपात हवेवर प्रसारित केला जातो. एका पॅकेटमध्ये 125 बाइट डेटा तसेच लांबीसाठी एक बाइट आणि CRC साठी दोन बाइट्स असू शकतात. त्यामुळे पृष्ठ आणि खंड क्रमांकासह (64 ते 0 पर्यंत) 3 बाइट लांबीचे तुकडे तेथे ठेवले आहेत. प्राप्त करणार्‍या उपकरणामध्ये एक व्हेरिएबल आहे जे त्यास किती सेगमेंट प्राप्त झाले आहेत याचा मागोवा घेण्यास अनुमती देते आणि जेव्हा चारही येतात तेव्हा पाठवणार्‍या उपकरणास संपूर्ण पृष्ठ प्राप्त झाल्याची पुष्टी मिळते. कोणतेही पुष्टीकरण नाही (CRC जुळले नाही) - संपूर्ण पृष्ठ पुन्हा पाठवा. केबलद्वारे प्रसारित करताना वेगापेक्षा जास्त आहे. पहा:

परंतु सर्वसाधारणपणे, स्केच अपलोड करण्यासाठी आणि त्याद्वारे केबलला डिव्हाइसेसशी कनेक्ट करण्याचा सोयीस्कर मार्ग प्रदान करणे आवश्यक आहे. उदाहरणार्थ, अशा इंटरफेस कन्व्हर्टरला फोटोमध्ये CP2102 वर ठेवा आणि त्यास बोर्डवर चिकटवा जेणेकरून मायक्रो यूएसबी केबल कनेक्ट करताना आणि डिस्कनेक्ट करताना तो शक्तीचा सामना करू शकेल.

यात 3,3-व्होल्ट स्टॅबिलायझर देखील आहे (आणि 6-व्होल्ट पॉवर सप्लाय असलेल्या डिव्हाइसमध्ये ते कसे वापरावे - जर त्यात समान स्टॅबिलायझर असेल आणि त्यापैकी कोणते डिव्हाइस पॉवर करेल हे स्वयंचलितपणे निवडण्यासाठी तुम्ही दोन डायोड जोडू शकता) . तिन्ही एलईडी इंटरफेस कन्व्हर्टर बोर्डमधून न विकता आलेले असले पाहिजेत, अन्यथा ते त्यावर चालवताना बॅटरी लोड करतील आणि कीबोर्ड पोलिंगमध्ये व्यत्यय आणतील आणि SPI इंटरफेससह फ्लॅश मेमरीसह कार्य करतील.

ध्येयाचा पाठपुरावा करणे हे साध्य करण्यापेक्षा अधिक मनोरंजक ठरले (आणि बसबद्दल अशा विनोदाची गरज नाही). लेखकाने AVR बूटलोडर, SPI फ्लॅश मेमरी, STK500 प्रोटोकॉल आणि 802.15.4 मानकांबद्दल बरेच काही शिकले.

वर वर्णन केलेल्या लायब्ररी व्यतिरिक्त इतर सर्व कोड − आहे येथे, आणि ते GPL v3 अंतर्गत देखील आहे. लेखकाचे ट्विटर - येथे.

स्त्रोत: www.habr.com