Arduino spi flash программатор



программатор spi flash из Arduino UNO

Насколько я знаю, плата Arduino UNO после загрузки в неё специальной программы действительно может быть использована вместо ISP программатора для AVR микроконтроллеров! А вот подойдёт ли она для других мелкосхем?
Читал, что народные умельцы умудряются перепрошивать SPI мелкосхемы через обычный LPT порт с помощью нескольких проводков и резисторов (для защиты от короткого замыкания и/или неправильного подключения).

Но, если хотите прошивать SPI флешки без «танцев с бубном», то нужен хотя бы простейший SPI программатор (например такой).
Но обратите внимание — он поддерживает далеко не все модели SPI флешек!
Если Вам приходится часто перепрошивать микросхемы, лучше купить универсальный программатор. Один из самых доступных и функциональных MiniPro TL866.
Есть две версии:
1. Одна с поддержкой внутрисхемного программирования TL866A
2. Другая — без неё TL866CS

P.S.: Народные умельцы уже научились переделывать TL866CS в TL866A! Но учтите, что для такой переделки понадобится не просто запаять в программатор ISP разъём, но и «перепрошить» его!

Цитата: Программатор SPI Flash своими руками
В общем это нужно чтобы перепрошивать 8 ножные SPI флешки. А это в свою очередь нужно чтобы восстанавливать роутеры, сбрасывать пароли на биосы и восстанавливать их, и много чего еще.
Будем делать за 10 минут самый простой программатор своими руками на Ардуино 🙂 Понадобится Arduino Pro Micro

SPI Arduino — подключение устройств к ардуино

SPI в Arduino- это один из основных протоколов для обмена данными между платой ардуино и подключенными устройствами. Вместе с I2C и UART этот протокол часто используется для многих типов периферийных устройств, поэтому знание принципов работы SPI необходимо любому инженеру-ардуинщику. В этой статье мы коротко рассмотрим основные принципы, схему взаимодействия и способ подключения SPI датчиков и экранов к Arduino.

SPI в Arduino

SPI – это широко применяемый протокол передачи данных между микроконтроллером (Master) и периферийными устройствами (Slave). В наших проекта в качестве Master чаще всего используется плата Arduino. Интерфейс SPI был придуман и использовался компанией Motorola, но со временем стал отраслевым стандартом. Основным плюсом работы с этим интерфейсом считается высокая скорость и возможность подключения нескольких устройств на одной шине данных.

Выводы и контакты SPI

Связь по интерфейсу SPI arduino происходит между несколькими устройствами, которые расположены близко друг к другу. Платы Ардуино оснащены отдельными выводами для SPI. Сопряжение происходит при помощи четырех контактов:

  • MOSI – по этой линии передается информация к Slave от Master.
  • MISO – используется для передачи информации к Master от Slave.
  • SCLK – создание тактовых импульсов для синхронной передачи данных.
  • SS – выбор ведомого устройства.

Взаимодействие SPI устройств

Взаимодействие устройств начинается, когда на выход SS подается низкий уровень сигнала.

Перед началом работы нужно определить:

  • С какого бита должен начинаться сдвиг – со старшего или с младшего. Регулируется порядок при помощи функции PI.setBitOrder().
  • Определить уровень, на котором должна находиться линия SCK при отсутствии тактового импульса. Регулируется функцией SPI.setDataMode().
  • Выбрать скорость передачи данных. Определяется функцией SPI.setClockDivider().

Следующим шагом будет определение, в каком режиме будет происходить передача информации. Выбор режима определяется такими показателями, как полярность и фаза тактового импульса. Если уровень низкий, записывается 0, высокий – 1. Всего существует 4 режима:

  • Режим 0 — SPI_MODE0: полярность (CPOL) 0, фаза (CPHA) 0.
  • Режим 1: полярность 0, фаза 1.
  • Режим 2:полярность 1, фаза 0.
  • Режим 3: полярность 1, фаза 1.

Изначально в Ардуино заложено, что данные передаются старшим битом вперед, но перед началом нужно уточнить это в документации. Продемонстрировать режимы можно на картинке.

Возможно два вида подключения в интерфейсе SPI: независимое и каскадное. В первом случае при подключении Master обращается к каждому Slave индивидуально, во втором случае подключение происходит по очереди, т.е. каскадно.

Подключение SPI к Ардуино

Плата Arduino уже содержит специальные выводы для подключения интерфейса SPI. Эти же выводы повторены в отельном разъеме ICSP. На этом разъеме отсутствует SS – изначально предусмотрено, что микроконтроллер Ардуино будет выступать в роли ведущего устройства. Если нужно использовать его в качестве ведомого, можно использовать любой цифровой вывод в качестве SS.

На данной иллюстрации представлен вариант подключения OLDE-экрана по SPI к ардуино.

Для каждой модели Ардуино существую свои выводы для SPI. Эти выводы:

  • Uno: MOSI соответствует вывод 11 или ICSP-4, MISO – 12 или ICSP-1, SCK – 13 или ICSP-3, SS (slave) – 10.
  • Mega1280 или Mega2560: MOSI — 51 или ICSP-4, MISO – 50 или ICSP-1, SCK – 52 или ICSP-3, SS (slave) – 53.
  • Leonardo: MOSI — ICSP-4, MISO –ICSP-1, SCK –ICSP-3.
  • Due: MOSI — ICSP-4, MISO –ICSP-1, SCK –ICSP-3, SS (master) – 4, 10, 52.

Последний контроллер Arduino Due расширяет возможности пользователя и позволяет реализовать больше задач, чем на остальных микроконтроллерах. Например, можно автоматически управлять ведомым устройством и автоматически выбирать различные конфигурации (тактовая частота, режим и другие).

Библиотека SPI Arduino

Для работы на Ардуино создана отдельная библиотека, которая реализует SPI. Перед началом кода нужно добавить #include , чтобы включить библиотеку.

  • begin() и end() – включение и выключение работы. При инициализации на выход настраиваются линии SCLK, MOSI и SS, подавая низкий уровень на SCLK, MOSI и высокий на SS. Функция end() не меняет уровни линий, она нужна для выключения блока, связанного с интерфейсом, на плате Ардуино.
  • setBitOrder(order) – установка порядка отправки битов информации (MSBFIRST – приоритет старшего бита, LSBFIRST – приоритет младшего бита).
  • setClockDivider(divider) – установка делителей тактов основной частоты. Можно поставить делители 2, 4, 8, 16, 32, 64 и 128. Записывается следующим образом — SPI_CLOCK_DIVn, где n – выбранный делитель.
  • setDataMode(mode) – выбор одного из четырех рабочих режимов.
  • transfer(value) – осуществление передачи байта от ведущего устройства и возвращение байта, который принят от ведомого устройства.
  • shiftIn(miso_pin, sclk_pin, bit_order) и shiftOut(mosi_pin, sclk_pin, order, value) – принятие и отправка данных, можно подключать к любым цифровым пинам, но перед этим нужно самостоятельно их настроить.

Преимущества и недостатки SPI

Преимущества интерфейса SPI:

  • Возможность передавать большие данные, не ограниченные длиной в 8 бит.
  • Простота в реализации программного обеспечения.
  • Простота аппаратной реализации.
  • Выводов нужно меньше, чем для параллельных интерфейсов.
  • Только быстродействие устройств ограничивает максимальную тактовую частоту.
  • Большое количество выводов по сравнению с I2C.
  • Slave не может управлять потоком информации.
  • Отсутствие стандартного протокола обнаружения ошибок.
  • Большое количество способов реализации интерфейса.
  • Отсутствие подтверждения приема информации.

Пример использования SPI Ардуино в проекте с датчиком давления

Для реализации проекта нам нужны Ардуино, датчик давления макетная плата и провода. Пример подключения датчика изображен на рисунке.

При помощи датчика SCP1000 возможно узнавать такие параметры как давление и температура и передать эти значения через SPI.

Основные элементы скетча программы

В первую очередь в коде прописываются регистры датчика при помощи setup(). С устройства возвращаются несколько значений – одно в 19 бит для полученного давления, другое в 16 бит – для температуры. После этого происходит считывание двух температурных байтов и считывание давления в два этапа. Сначала программа берет три старших бита, затем следующие 16 бит, после чего при помощи побитового сдвига происходит объединение этих двух значений в одно. Настоящее давление – это 19-тиразрядное значение, деленное на 4.

const int PRESSURE = 0x1F; // первый этап определения давления (выявляются три старших бита)

const int PRESSURE_LSB = 0x20; // второй этап, в котором определяются 16 бит для давления

const int TEMPERATURE = 0x21; //16 бит для температуры

Для чтения данных температуры и преобразования ее в градусы Цельсия используется следующий элемент кода:

int tempData = readRegister(0x21, 2);

float realTemp = (float)tempData / 20.0; // чтобы определить реальное значение температуры в Цельсиях, нужно полученное число разделить на 20

Считывание битов давления и объединение их:

byte pressure_data_high = readRegister(0x1F, 1);

unsigned int pressure_data_low = readRegister(0x20, 2);

Программатор EEPROM 24xx и 25xx на CH341A

Универсальный программатор EEPROM микросхем памяти 24ХХ и 25ХХ серий. Программатор построен на интерфейсной микросхеме CH341 и кроме программирования микросхем может выполнять роль USB-UART и USB-SPI конвертера. Используется программатор для программирования микросхем биос материнских плат компьютеров, ноутбуков, видеокарт, мультимедийных плееров, памяти телевизоров, ЖК-дисплеев, маршрутизаторов, игровых приставок, спутниковых ресиверов, ресиверов T2, 24 EEPROM, 25 SPI FLASH и т.д.

Программатор небольшой по размеру и собран на одной микросхеме CH341A. Перемычка P/S служит переключателем режима работы микросхемы CH341A как конветрер USB > Параллельный Порт (Parallel) или USB > Последовательный Порт (Serial). Управление программатором осуществляется от компьютера с помощью специальных программ, например CH341A Programmer.

Программатор на CH341A имеет драйвер и программное обеспечение для операционных систем Windows 98, Windows ME, Windows 2000, Windows XP, Windows Vista и Windows 7, Windows 8, Windows 8.1, Windows 10.

Программатор имеет интерфейсы, разъемы и контактные площадки для подключения к компьютеру и установки программируемых микросхем:

  • для подключения программатора к компьютеру используется стандартный USB интерфейс спецификации 2.0
  • для подключения микросхем исполненных в DIP корпусе на плате программатора установлена ZIF панель на 16 контактов с нулевым усилением и ручкой фиксатором
  • для подключения микросхем 25 серии исполненных в корпусе SOP8 или SOP16 на плате программатора есть две контактные площадки
  • для внутрисхемного программирования на плате программатора есть ISP интерфейс. Обозначение контактов: 3.3, MOSI, CLK, MISO, CS, GND
  • на плате программатора есть интерфейс RS232. Обозначение контактов GND, RX, TX

Питание USB мини-программатора CH341A осуществляется от USB порта компьютера. Напряжение питания 5В.

Характеристики:

  • Микросхема программатора: CH341A
  • Рабочее напряжение: 5 В
  • Источник питания: USB
  • Hазмеры: 66 х 28 х 15 мм
  • Вес: 20 г

Arduino spi flash программатор

This library allows you to communicate with SPI devices, with the Arduino as the master device.

A Brief Introduction to the Serial Peripheral Interface (SPI)

Serial Peripheral Interface (SPI) is a synchronous serial data protocol used by microcontrollers for communicating with one or more peripheral devices quickly over short distances. It can also be used for communication between two microcontrollers.

With an SPI connection there is always one master device (usually a microcontroller) which controls the peripheral devices. Typically there are three lines common to all the devices:

  • MISO (Master In Slave Out) — The Slave line for sending data to the master,
  • MOSI (Master Out Slave In) — The Master line for sending data to the peripherals,
  • SCK (Serial Clock) — The clock pulses which synchronize data transmission generated by the master

and one line specific for every device:

  • SS (Slave Select) — the pin on each device that the master can use to enable and disable specific devices.

When a device’s Slave Select pin is low, it communicates with the master. When it’s high, it ignores the master. This allows you to have multiple SPI devices sharing the same MISO, MOSI, and CLK lines.

To write code for a new SPI device you need to note a few things:

  • What is the maximum SPI speed your device can use? This is controlled by the first parameter in SPISettings . If you are using a chip rated at 15 MHz , use 15000000. Arduino will automatically use the best speed that is equal to or less than the number you use with SPISettings .
  • Is data shifted in Most Significant Bit (MSB) or Least Significant Bit (LSB) first? This is controlled by second SPISettings parameter, either MSBFIRST or LSBFIRST. Most SPI chips use MSB first data order.
  • Is the data clock idle when high or low? Are samples on the rising or falling edge of clock pulses? These modes are controlled by the third parameter in SPISettings .

The SPI standard is loose and each device implements it a little differently. This means you have to pay special attention to the device’s datasheet when writing your code.

Generally speaking, there are four modes of transmission. These modes control whether data is shifted in and out on the rising or falling edge of the data clock signal (called the clock phase), and whether the clock is idle when high or low (called the clock polarity). The four modes combine polarity and phase according to this table:

Arduino spi flash программатор

Во время очередной уборки был случайно выключен удлинитель, к которому были подключены работающие системный блок и монитор. Системный блок состоит из:

  • материнская плата — ASRock B75 Pro 3
  • процессор — Intel Core i5-3570
  • блок питания — Corsair CX750M

После включения системник начал издавать пять противных писков, что вроде как соответствует неисправности процессора. Процессор, судя по Яндекс.Маркету, на данный момент стоит от 11000 руб. Покупать довольно накладно, а недорогой, но слабенький не хочется. В общем, немного испугался…

Порылся в интернете, выяснил, что точная причина неисправности может быть совсем другая. Это вселило небольшую надежду. Но надо как-то найти эту самую причину.

В первую очередь подключил другой старенький БП — комп не запускается.

Для дальнейших проверок принес домой автомобильный комп. Состав:

  • материнская плата — ASRock B75M-ITX
  • процессор — Intel Pentium G640T

Как хорошо, что компоненты оказались взаимозаменяемыми.

Вытащил из автомобильного компа процессор, вставил его в домашний — комп не запускается. Но появилась надежда, что процессор все таки цел, а неисправна материнка, которая немного дешевле (хотя новые на чипсетах не H61 и H67 — дефицит).

Далее домашний процессор вставил в автомобильный комп — комп заработал. Следовательно, процессор живой, а проблема в материнке. Начал грешить на BIOS (Winbond 25Q64BVAIG).

Собственно, программирование

Хорошо, что микросхема BIOS не впаяна, а на обычной панельке DIP-8. Программатора у меня нет, заказывать в Китае и ждать месяц — не выход. Решил сделать программатор из ноутбука жены и имеющейся в наличии Arduino Nano. Покопался в интернете… Везде в основном прошивка заливается через COM-порт, я же решил прошивать с карты памяти (так вроде гораздо быстрее).

Набросал схему подключения:

Собрал все на макетной плате:

Тип и объем карты памяти, способ ее форматирования, имя файла должны соответствовать требованиям библиотеки SD Arduino.

Для начала набросал скетч, который считывает содержимое SPI Flash и записывает его в файл на карту памяти, попутно вычисляя контрольную сумму по методу Checksum-32, т.е. простым суммированием.

Запустил скетч, получившийся файл сравнил с оригинальным BIOS — получилось около 140000 несовпадающих байт.

Далее написал скетч, который читает файл с карты памяти и записывает его на SPI Flash, предварительно стирая чип.

Запустил, подождал, скетч вывел контрольную сумму, она совпала с контрольной суммой оригинального файла. Но это контрольная сумма файла на карте памяти, мне же нужна контрольная сумма содержимого SPI Flash.

Можно было использовать первый скетч, но написал третий, который только считает контрольную сумму содержимого SPI Flash по тому же алгоритму.

Контрольная сумма SPI Flash совпала с контрольной суммой оригинального файла.

После вставки прошитой микросхемы BIOS в домашний комп — он благополучно заработал.

В среде Arduino IDE необходимо установить библиотеку SPIFlash через управление библиотеками.

Контрольную сумму вычислял с помощью HEX-редактора HxD.

PS: Первоначально в качестве SD-модуля использовал вот такой:

Но с ним были частые глюки, не инициализировалась SD-карта. Помогало «горячее» переподключение самой SD-карты при подключенной к компу Arduino.

PPS: Вместо резисторов пробовал подключить двунаправленный конвертер сигналов:

Но с ним схема не заработала.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о