Альтернативы для Atmel DFU Flip | avr

Обновлять firmware микроконтроллеров через USB, без программатора очень удобно. Но с некоторых пор у меня перестала работать утилита Flip DFU на операционной системе Windows XP. Причина в том, что Flip DFU от Atmel основана на Java, и Windows XP библиотеками Java перестала поддерживаться. Конечно, давно пора переходить на Windows 7, Windows 8 и Windows 10. Но как быть тем, у кого слабый компьютер, и нет никакого желания переустанавливать Windows? К счастью, есть несколько альтернатив для Flip DFU от Atmel.

Консольная утилита с открытым исходным кодом [1]. Пользоваться довольно просто. В распространяемом архиве распространяется как сама утилита (dfu-programmer.exe), так и драйвер USB для устройства DFU (находится в подкаталоге dfu-prog-usb-1.2.2 архива).

Подсказку по командной строке можно получить с опцией --help:

Список поддерживаемых микроконтроллеров можно получить с опцией --targets:

Пример программирования памяти ATmega32U4 (команда flash) с предварительным стиранием (команда erase). В память flash будет записан файл myfile.hex в стандартном формате Intel HEX. Обратите внимание, что команды нужно запускать отдельными вызовами dfu-programmer.exe (для этого можно написать BAT-файл):

Документация dfu-programmer

[Синопсис]

dfu-programmer target[:usb-bus,usb-addr] command [options] [parameters]
dfu-programmer --help
dfu-programmer --targets
dfu-programmer --version

[Описание]

Утилита командной строки dfu-programmer предназначена для поддержки совместимости с протоколом Device Firmware Upgrade (DFU) на множестве компьютерных платформ. Протокол DFU изначально был разработан компанией Atmel с целью обновлять память программ (flash) микроконтроллеров AVR, AVR32, XMEGA и 8051 при участии загрузчика (многие микроконтроллеры Atmel поставляются с завода с прошитым загрузчиком USB, это так называемый USB boot loader, подробнее см. [5, 6, 7]). Таким образом, протокол DFU + загрузчик позволяет обновлять прошивки firmware приборов прямо у потребителя. USB-загрузчики сделаны по образцу стандартного класса устройств USB DFU 1.0, но зависят от специальных расширений, определенных Atmel до такой степени, что стандартные драйверы DFU не работают.

Для использования утилиты dfu-programmer сначала подключите программируемое устройство таким образом, чтобы оно перешло в режим DFU. Переход в режим DFU зависит от микроконтроллера, например он может быть реализован нажатием кнопки HWB в момент подачи питания/подключения устройства к USB (или с помощью специального аппаратного сброса). Если микроконтроллер "чистый" (т. е. в нем прошит только загрузчик DFU), то после сброса/включения питания устройство автоматически перейдет в режим DFU. После этого программирование (или чтение) памяти микроконтроллера осуществляется одной или несколькими командами DFU. Обычно сначала нужно запустить команду очистки программируемой памяти (для этого нужно выдать команду erase), после чего выдать команду (команды) прошивки памяти определенными данными. Протокол DFU позволяет также и считывать память микроконтроллера, если это не запрещено специальными кодами защиты.

[Поддерживаемые микроконтроллеры]

Следующие имена чипов используются в параметре "target" командной строки.

MCU на основе ядра 8051:

at89c51snd1c, at89c51snd2c, at89c5130, at89c5131, at89c5132

MCU платформы AVR:

at90usb1287, at90usb1286, at90usb1287-4k, at90usb1286-4k, at90usb647, at90usb646, at90usb162, at90usb82, atmega32u6, atmega32u4, atmega32u2, atmega16u4, atmega16u2, atmega8u2

MCU платформы AVR32:

at32uc3a0128, at32uc3a1128, at32uc3a0256, at32uc3a1256, at32uc3a0512, at32uc3a1512, at32uc3a0512es, at32uc3a1512es, at32uc3a364, at32uc3a364s, at32uc3a3128, at32uc3a3128s, at32uc3a3256, at32uc3a3256s, at32uc3a4256s, at32uc3b064, at32uc3b164, at32uc3b0128, at32uc3b1128, at32uc3b0256, at32uc3b1256, at32uc3b0256es, at32uc3b1256es, at32uc3b0512, at32uc3b1512, at32uc3c064, at32uc3c0128, at32uc3c0256, at32uc3c0512, at32uc3c164, at32uc3c1128, at32uc3c1256, at32uc3c1512, at32uc3c264, at32uc3c2128, at32uc3c2256, at32uc3c2512

MCU платформы XMEGA:

atxmega64a1u, atxmega128a1u, atxmega64a3u, atxmega128a3u, atxmega192a3u, atxmega256a3u, atxmega16a4u, atxmega32a4u, atxmega64a4u, atxmega128a4u, atxmega256a3bu, atxmega64b1, atxmega128b1, atxmega64b3, atxmega128b3, atxmega64c3, atxmega128c3, atxmega256c3, atxmega384c3, atxmega16c4, atxmega32c4

[Как использовать]

Нет простых механизмов, которые позволили бы программировать несколько устройств одновременно. По умолчанию будет выбрано первое из устройств, которое совпадает по своему коду id с указанным микроконтроллером в опции target. Многие варианты target используют одинаковые коды id. Соответственно избегайте одновременного подключения к хосту программирования нескольких устройств выбранного семейства (AVR, XMEGA, AVR32 или 8051).

Однако целевое устройство может быть квалифицировано по шине USB и адресу. Это позволяет одновременно программировать несколько устройств, принадлежащих к одному семейству.

Все перечисленные ниже команды поддерживают "глобальные опции". Команды, которые записывают память микроконтроллера, будут проверять записываемые данные путем повторного чтения (если Вы не запретили это), и в случае возникновения ошибок будут выдаваться соответствующие сообщения.

Обратите внимание, что в отличие от утилиты BatchISP [] компании Atmel, dfu-programmer будет за один запуск выполнять только одно действие. Таким образом, очистка и программирование памяти требуют выполнения отдельных команд, т. е. dfu-programmer понадобится запускать дважды (что легко реализуется с помощью командного скрипта).

configure register [--suppress-validation] data

Загрузчики контроллеров 8051 поддерживают запись определенных байт конфигурации.

dump [--force] [--bin] [(flash)|--user|--eeprom]

Читает память программ (flash) и выводит в stdout не чистые страницы в формате Intel HEX. Используйте --force, чтобы вывести всю память, и --bin, чтобы выводит данные в двоичном формате. Страница пользователя (user page) и EEPROM выбираются через --user и --eeprom.

erase [--force]

Стирает всю память flash. Для устройств AT90 и ATmega выполнение команды стирания должно быть сделано перед тем, как станут доступными другие команды. Процедура очистки предварительно проверяет чистоту памяти, и память очищается только в случае, если не все её данные равны 0xFF. Это поведение по умолчанию можно отменить используя --force, тогда память будет стираться принудительно.

flash [--force] [(flash)|--user|--eeprom] [--suppress-validation] [--suppress-bootloader-mem]
[--serial=hexbytes:offset] file или STDIN

Записывает память flash (память программ микроконтроллера). Входной файл file (или поток stdin) должен иметь формат Intel HEX. Опция --suppress-bootloader-mem игнорирует любые данные, записываемые в область памяти загрузчика (bootloader memory space). Эта опция в частности полезна для чипов AVR32. Опция --force говорит программе игнорировать тот факт, что записываемая область памяти может быть не чистая. User page и eeprom выбираются соответственно опциями --user и --eeprom. Пространство пользователя (user space) памяти flash чипов AVR32 лежит вне обычного диапазона блоков flash, и это было разработано для хранения конфигурационных параметров. Конфигурация загрузчика (bootloader configuration) использует последние от 4 до 8 байт области пользователя (user page). Если эти данные повреждены, то устройство будет перезапускаться в режим загрузчика до тех пор, пока не будут использоваться допустимые данные (см. даташиты doc7745 или doc32166 компании Atmel). В этом случае всегда требуется использовать --force.

--serial предоставляет способ вставлять серийный номер или любую другую уникальную последовательность байт в образ данных, который программируется в устройство. Это дает возможность использовать один файл .ihex для программирования нескольких устройств, и при этом каждое из них получит свой собственный уникальный серийный номер. Например, --serial=ABCDEF01:0x6000 запрограммирует по адресу 0x6000 байт с шестнадцатеричным значением 0xAB, по адресу 0x6001 байт 0xCD, и так далее. Здесь до двоеточия должно быть четное количество шестнадцатеричных цифр, однако их последовательность может быть любой длины (существует только ограничение на максимальную длительность командной строки). Подразумевается, что адрес смещения указывается в шестнадцатеричном формате, если он с префиксом "0x", в восьмеричном формате, если он начинается на "0", иначе подразумевается десятичный формат адреса.

setsecure

Устанавливает бит защиты (security bit, или security fuse) чипов AVR32. Это предотвратит возможность чтения содержимого памяти чипа, за исключением той же сессии, в которой память была запрограммирована. Когда бит защиты установлен, то получить какой-либо доступ к памяти устройства можно только после выполнения команды erase. Очистить бит защиты, когда он установлен, можно только с помощью очистки чипа через JTAG, что также сотрет из памяти bootloader.

get register

Отобразит байты идентификатора, по которым различают чипы.

launch [--no-reset]

Запустит программу микроконтроллера путем его сброса. Опция --no-reset может использоваться для запуска устройства без сброса (jump на начальный адрес программы).

Глобальные опции

--quiet

Генерирует минимальный вывод в консоли.

--debug level

Позволяет активировать вывод в консоли на указанном уровне подробности (используется для отладки и решения проблем).

Конфигурирование регистров

Стандартный загрузчик чипов на базе ядра 8051 поддерживает запись байт данных, которые не относятся к чипам AVR.

BSB - boot status byte
SBV - software boot vector
SSB - software security byte
EB - extra byte
HSB - hardware security byte

Получение содержимого регистра

bootloader-version - прошитая в настоящий момент версия загрузчика
ID1 - device boot identification 1
ID2 - device boot identification 2
manufacturer - код аппаратуры производителя
family - код, обозначающий семейство продукции
product-name - имя продукта
product-revision - ревизия продукта
HSB - то же самое, что и версия configure_register
BSB - то же самое, что и версия configure_register
SBV - то же самое, что и версия configure_register
SSB - то же самое, что и версия configure_register
EB - то же самое, что и версия configure_register

[Известные проблемы]

Чипы серии at90usb не делают доступными флаги защиты чтения/записи, и по этой причине команды dump или flash могут возвратить ошибку без всякой полезной информации о причине ошибки. Чтобы снять любую защиту от записи или чтения любого чипа, требуется его полная очистка. Для чипов AVR32 операция стирания через USB также снимет защиту до момента перезагрузки устройства. Чтобы снять защиту постоянно, требуется применить JTAG erase (что также сотрет и bootloader).

На платформах xNix Вам нужно быть членом группы uucp, чтобы получить доступ к устройству без прав доступа root.

Автор: Weston Schmidt < weston_schmidt@alumni.purdue.edu >

[См. также]

dfu-programmer.sourceforge.net
USB DFU Bootloader Datasheet (8051, AVR)
AVR32 UC3 USB DFU Bootloader Protocol
FLIP USB DFU Protocol
AVR32 UC3 USB DFU Bootloader

Утилита командной строки с открытым исходным кодом [2]. AVRDUDE начиная с версии 6.1 поддерживает протокол DFU Flip. Получить Windows-версию можно в архиве avrdude-6.3-mingw32.zip, доступному по ссылке [3]. Распакуйте архив в любую папку на диске. Обратите внимание, что вместе с исполняемым файлом avrdude.exe в архиве находится конфигурационный файл avrdude.conf. Этот файл обязательно должен находиться на диске в одном каталоге вместе с исполняемым файлом avrdude.exe.

Подсказку по опциям командной строки можно получить с опцией -?, либо запуском без опций:

Список поддерживаемых программаторов выводится командой -c ?:

c:\Program Files\avrdude-6.3-mingw32>avrdude.exe -c ?
Valid programmers are:
  2232HIO          = FT2232H based generic programmer
  4232h            = FT4232H based generic programmer
  89isp            = Atmel at89isp cable
  abcmini          = ABCmini Board, aka Dick Smith HOTCHIP
  alf              = Nightshade ALF-PgmAVR, http://nightshade.homeip.net/
  arduino          = Arduino
  arduino-ft232r   = Arduino: FT232R connected to ISP
  atisp            = AT-ISP V1.1 programming cable for AVR-SDK1 from < http://mic
ro-research.co.th/>
  atmelice         = Atmel-ICE (ARM/AVR) in JTAG mode
  atmelice_dw      = Atmel-ICE (ARM/AVR) in debugWIRE mode
  atmelice_isp     = Atmel-ICE (ARM/AVR) in ISP mode
  atmelice_pdi     = Atmel-ICE (ARM/AVR) in PDI mode
  avr109           = Atmel AppNote AVR109 Boot Loader
  avr910           = Atmel Low Cost Serial Programmer
  avr911           = Atmel AppNote AVR911 AVROSP
  avrftdi          = FT2232D based generic programmer
  avrisp           = Atmel AVR ISP
  avrisp2          = Atmel AVR ISP mkII
  avrispmkII       = Atmel AVR ISP mkII
  avrispv2         = Atmel AVR ISP V2
  bascom           = Bascom SAMPLE programming cable
  blaster          = Altera ByteBlaster
  bsd              = Brian Dean's Programmer, http://www.bsdhome.com/avrdude/
  buspirate        = The Bus Pirate
  buspirate_bb     = The Bus Pirate (bitbang interface, supports TPI)
  butterfly        = Atmel Butterfly Development Board
  butterfly_mk     = Mikrokopter.de Butterfly
  bwmega           = BitWizard ftdi_atmega builtin programmer
  C232HM           = FT232H based module from FTDI and Glyn.com.au
  c2n232i          = serial port banging, reset=dtr sck=!rts mosi=!txd miso=!cts
  dapa             = Direct AVR Parallel Access cable
  dasa             = serial port banging, reset=rts sck=dtr mosi=txd miso=cts
  dasa3            = serial port banging, reset=!dtr sck=rts mosi=txd miso=cts
  diecimila        = alias for arduino-ft232r
  dragon_dw        = Atmel AVR Dragon in debugWire mode
  dragon_hvsp      = Atmel AVR Dragon in HVSP mode
  dragon_isp       = Atmel AVR Dragon in ISP mode
  dragon_jtag      = Atmel AVR Dragon in JTAG mode
  dragon_pdi       = Atmel AVR Dragon in PDI mode
  dragon_pp        = Atmel AVR Dragon in PP mode
  dt006            = Dontronics DT006
  ere-isp-avr      = ERE ISP-AVR < http://www.ere.co.th/download/sch050713.pdf>
  flip1            = FLIP USB DFU protocol version 1 (doc7618)
  flip2            = FLIP USB DFU protocol version 2 (AVR4023)
  frank-stk200     = Frank STK200
  ft232r           = FT232R Synchronous BitBang
  ft245r           = FT245R Synchronous BitBang
  futurlec         = Futurlec.com programming cable.
  jtag1            = Atmel JTAG ICE (mkI)
  jtag1slow        = Atmel JTAG ICE (mkI)
  jtag2            = Atmel JTAG ICE mkII
  jtag2avr32       = Atmel JTAG ICE mkII im AVR32 mode
  jtag2dw          = Atmel JTAG ICE mkII in debugWire mode
  jtag2fast        = Atmel JTAG ICE mkII
  jtag2isp         = Atmel JTAG ICE mkII in ISP mode
  jtag2pdi         = Atmel JTAG ICE mkII PDI mode
  jtag2slow        = Atmel JTAG ICE mkII
  jtag3            = Atmel AVR JTAGICE3 in JTAG mode
  jtag3dw          = Atmel AVR JTAGICE3 in debugWIRE mode
  jtag3isp         = Atmel AVR JTAGICE3 in ISP mode
  jtag3pdi         = Atmel AVR JTAGICE3 in PDI mode
  jtagkey          = Amontec JTAGKey, JTAGKey-Tiny and JTAGKey2
  jtagmkI          = Atmel JTAG ICE (mkI)
  jtagmkII         = Atmel JTAG ICE mkII
  jtagmkII_avr32   = Atmel JTAG ICE mkII im AVR32 mode
  lm3s811          = Luminary Micro LM3S811 Eval Board (Rev. A)
  mib510           = Crossbow MIB510 programming board
  mkbutterfly      = Mikrokopter.de Butterfly
  nibobee          = NIBObee
  o-link           = O-Link, OpenJTAG from www.100ask.net
  openmoko         = Openmoko debug board (v3)
  pavr             = Jason Kyle's pAVR Serial Programmer
  pickit2          = MicroChip's PICkit2 Programmer
  picoweb          = Picoweb Programming Cable, http://www.picoweb.net/
  pony-stk200      = Pony Prog STK200
  ponyser          = design ponyprog serial, reset=!txd sck=rts mosi=dtr miso=cts
  siprog           = Lancos SI-Prog < http://www.lancos.com/siprogsch.html>
  sp12             = Steve Bolt's Programmer
  stk200           = STK200
  stk500           = Atmel STK500
  stk500hvsp       = Atmel STK500 V2 in high-voltage serial programming mode
  stk500pp         = Atmel STK500 V2 in parallel programming mode
  stk500v1         = Atmel STK500 Version 1.x firmware
  stk500v2         = Atmel STK500 Version 2.x firmware
  stk600           = Atmel STK600
  stk600hvsp       = Atmel STK600 in high-voltage serial programming mode
  stk600pp         = Atmel STK600 in parallel programming mode
  ttl232r          = FTDI TTL232R-5V with ICSP adapter
  tumpa            = TIAO USB Multi-Protocol Adapter
  UM232H           = FT232H based module from FTDI and Glyn.com.au
  uncompatino      = uncompatino with all pairs of pins shorted
  usbasp           = USBasp, http://www.fischl.de/usbasp/
  usbasp-clone     = Any usbasp clone with correct VID/PID
  usbtiny          = USBtiny simple USB programmer, http://www.ladyada.net/make/
usbtinyisp/
  wiring           = Wiring
  xil              = Xilinx JTAG cable
  xplainedmini     = Atmel AVR XplainedMini in ISP mode
  xplainedmini_dw  = Atmel AVR XplainedMini in debugWIRE mode
  xplainedpro      = Atmel AVR XplainedPro in JTAG mode

Среди этого обширного списка поддерживаемых программаторов нас больше всего интересуют опции flip1 и flip2, позволяющие задействовать загрузчик Flip DFU Atmel. Опция flip1 применяется для всех микроконтроллеров, кроме XMEGA, а flip2 применяется для XMEGA.

Список поддерживаемых микроконтроллеров можно получить командой -p ?:

Пример записи в память flash файла myfile.hex. Обратите внимание на две вещи: во-первых, эта команда автоматически перед записью выполняет стирание памяти flash. Во-вторых, используется опция -F для отмены проверки сигнатуры чипа (иначе почему-то здесь сигнатура читается неправильно, и из-за этого запись во flash почему-то не работает):

c:\temp>"c:\Program Files\avrdude-6.3-mingw32\avrdude.exe" -c flip1 -p m32u4 -F -U flash:w:myfile.hex:i

avrdude.exe: Warning: USB bDeviceClass = 255 (expected 254)
avrdude.exe: AVR device initialized and ready to accept instructions

Reading | ################################################## | 100% 0.00s

avrdude.exe: Device signature = 0x1e9587 (probably m32u4)
avrdude.exe: Error: "lfuse" memory not accessible using FLIP
avrdude.exe: Error: "lfuse" memory not accessible using FLIP
avrdude.exe: NOTE: "flash" memory has been specified, an erase cycle will be per
formed
             To disable this feature, specify the -D option.

avrdude.exe: erasing chip

avrdude.exe: reading input file "c:\asm\vcp-ppf-66\vcp-Si570-control\VirtualSeri
al.hex"

avrdude.exe: writing flash (8408 bytes):

Writing | ################################################## | 100% 0.61s

avrdude.exe: 8408 bytes of flash written
avrdude.exe: verifying flash memory against c:\asm\vcp-ppf-66\vcp-Si570-control\
VirtualSerial.hex:
avrdude.exe: load data flash data from input file c:\asm\vcp-ppf-66\vcp-Si570-co
ntrol\VirtualSerial.hex:
avrdude.exe: input file c:\asm\vcp-ppf-66\vcp-Si570-control\VirtualSerial.hex co
ntains 8408 bytes
avrdude.exe: reading on-chip flash data:

Reading | ################################################## | 100% 0.27s

avrdude.exe: verifying ...
avrdude.exe: 8408 bytes of flash verified

avrdude.exe: Error: "lfuse" memory not accessible using FLIP
avrdude.exe: Error: "lfuse" memory not accessible using FLIP
avrdude.exe: Error: "lfuse" memory not accessible using FLIP
avrdude.exe: Error: "lfuse" memory not accessible using FLIP
avrdude.exe: safemode: Sorry, reading back fuses was unreliable. I have given up
 and exited programming mode

avrdude.exe done.  Thank you.