مبرمجة المتحكمات  الدقيقة Microcontroller

 تعريف البرمجة التسلسلي بالدائرة ICSP

"البرمجة بالنظام" In-System Programming (ISP) هى تقنية (إسلوب) حيث يتم فيها برمجة الجهاز القابل للبرمجة بعد وضع الجهاز فى لوحة الدائرة .

"البرمجة التسلسلية بالدائرة" ICSPهى تقنية "برمجة بالنظام" ISP محسنة يتم تنفيذها على المتحكمات الدقيقة  . 

الشكل يوضح تثبيت الخامات على المبرمجة 

       

                            الدائرة التنفيذية للمبرمجة 

الدائرة العملية للمبرمجة 

استخدام طرفان فقط لدخول وخروج البيانات تسلسليا يجعل من السهل استخدام البرمجة بالدائرة كما أن التدخل فى العمل العادى للميكروكونترولر يكون أقل .

على عكس معظم المتحكمات الدقيقة , معظم المتحكمات PIC توفر واجهة بسيطة للبرمجة التسلسلية باستخدام طرفى دخل/ خرج فقط ( بالإضافة إلى طرف القدرة وطرف الأرضى وطرف جهد البرمجة VPP ). تتبع إرشادات بسيطة جدا , يمكن الاستفادة الكاملة من هذه الأطراف كأطراف دخل/خرج أثناء التشغيل العادى وكأطراف برمجة خلال البرمجة التسلسلسة بالدائرة .

 

كيف تعمل البرمجة التسلسلية بالدائرة ICSP 

الآن هيا إلى ICSP . ما هى الخطوات التى تتخذ لتنفيذ ICSP فى التطبيق الخاص بك يوجد ثلاثة عناصر رئيسية لنظام ICSP 

وهى : دائرة التطبيق وجهاز البرمجة وبيئة البرمجة .

دائرة التطبيق  Application Circuit يجب أن تكون مصممة لتسمح لجميع إشارات البرمجة بأن تصل مباشرة إلى الميكروكونترولر . الشكل التالى يبين نموذج لدائرة كنقطة إنطلاق عند التصميم باستخدام ICSP . 

يجب على التطبيق تحقيق النقاط التالية :

1- عزل الطرفMCLR/VPP عن بقية الدائرة .

2- عزل الأطراف RB6 , RB7 عن بقية الدائرة .

3- وضع مكثف على كل من الأطراف VDD, MCLR/VPP, RB6, RB7 .

4- الحد الأدنى والحد الأقصى لجهد التشغيل VDD .

5- مذبذب الميكروكونترولر .

6- واجة ربط لجهاز البرمجة .

الطرف MCLR/VPP عادة يتصل بدائرة مقاومة ومكثف RC . يتم ربط مقاومة الرفع بالجهد VDD وربط المكثف بالأرضى . هذه الدائرة يمكن أن تؤثر على عمل ICSP تبعا لقيمة المكثف . لذلك يوصى بأن تستخدم الدائرة المبينة بالشكل عند توصيل دائرة RC بالطرف MCLR/VPP . الدايود يجب أن يكون من نوع "شوتكى" Schottky . ثمة مسألة أخرى مع الطرف MCLR/VPP وهى أنه أثناء برمجة الميكروكونترولر يتم دفع جهد هذا الطرف إلى حوالى 13V وأيضا إلى جهد الأرضى . لذلك لابد من عزل دائرة التطبيق عن هذا الجهد عن طريق جهاز البرمجة .

 

تخصص الأطراف RB6 و RB7 بواسطة الميكروكونترولر من أجل البرمجة التسلسلية . الطرف RB6 هو خط الساعة clock والطرف RB7 هو خط البيانات data . يتم قيادة الطرف RB6 بواسطة جهاز البرمجة . الطرف RB7 ثنائى الاتجاه حيث يقاد بواسطة جهاز البرمجة أثناء البرمجة ويقاد بمعرفة الميكروكونترولر عن التحقق من صحة البرمجة verifying. يجب عزل هذه الأطراف عن بقية دائرة التطبيق حتى لا تؤثر على الإشارات أثناء البرمجة . يجب الأخذ بعين الاعتبار معاوقة الخرج لجهاز البرمجة عند عزل الأطراف RB6 و RB7 عن بقية الدائرة .

الغرض و أهمية ICSP

إعطاء بعض المعلومات الأساسية عن برمجة الميكروكونترولر PIC وهو في الدائرة (دون نزعه) واقتراحات للحصول على أفضل النتائج عند التنفيذ .

معظم المعلومات التي سوف نذكرها هنا يمكن تطبيقها بغض النظر عن جهاز البرمجة المستخدم .

 

مقدمة عن برمجة ICSP 

يقصد بالبرمجة هنا : فقط تخزين ( تحميل ) البرنامج في الميكروكونترولر وليس توليد أو كتابة البرنامج.

 

تبدأ العملية بالملف بصيغة السداسي عشر HEX والذي يحدد بالضبط طريقة وضع خانات ذاكرة البرنامج الثابتة (الفلاش) . عملية البرمجة تعنى نسخ هذه المعلومات من الملف HEX للميكروكونترولر PIC .

لا توجد وسيلة لتوصيل الميكروكونترولر PIC بالكومبيوتر الشخصي . نحتاج إلى قطعة منفصلة من العتاد Hardware تسمى "جهاز البرمجة" programmer يتم توصيلها إلى منفذ من منافذ الكومبيوتر من جهة ومن الجهة الأخرى تتصل بالميكروكونترولر PIC .يتوفر العديد من أجهزة البرمجة الخاصة بالميكروكونترولر PIC . معظم هذه الأجهزة يستخدم منفذ التوازي أو منفذ التوالي (COM port) أو منفذ USB .

في جهة الميكروكونترولر PIC يوجد احتمالين للتوصيل : التوصيل عن طريق التركيب في سوكيت أو التوصيل باستخدام البرمجة بالدائرة . والنوع الأخير هو هدفنا .

 

نظرة عامة على البرمجة التسلسلية في الدائرة ICSP 

يتم برمجة الميكروكونترولر PIC باستخدام 5 إشارات . يتم نقل البيانات باستخدام اثنين بطريقة النقل المتزامن المتتالي مع التحكم دائما عن طريق وحدة البرمجة .

إشارات البرمجة ICSP هي 

GND

وهى جهد التغذية السالب للميكروكونترولر وجهد الصفر المرجعي لباقي الإشارات .جهود باقي الإشارات تقاس بالنسبة للأرضي .

Vdd 

وهو جهد التغذية الموجب للميكروكونترولر PIC .

Vpp 

هو جهد نظام البرمجة . يجب أن يوصل إلى طرف MCLR أو طرف Vpp للمنفذ الاختياري في بعض الميكروكونترولر ذات عدد الأطراف الكثيرة .

لوضع الميكروكونترولر في نظام البرمجة يجب أن يكون هذا الجهد في حدود محددة .

في الميكروكونترولر التي تعمل على الجهد 5V يكون هذا الجهد دائما أعلى من الجهد الموجب Vdd ويمكن أن يصل إلى 13.5V .

PGC

خط الساعة CLOCK لربط البيانات التسلسلية . هذا الخط يتأرجح بين GND و Vdd ودائما يتم تشغيله بالمبرمج . يتم نقل البيانات عند الحافة الهابطة .

PGD

 

خط البيانات DATA المتسلسلة 

خط الربط هذا ثنائي الاتجاه , لذلك فإن هذا الخط يمكن تشغيله أما بواسطة المبرمج أو بواسطة الميكروكونترولر حسب العمل الحالي .في الحالتين يتأرجح هذا الخط من GND إلى Vdd .يتم نقل البيانات عند الحافة الهابطة للساعة PGC .

 

مبرمجة المتحكمات  الدقيقة Microcontroller

جهاز برمجة ICSP :