Приемник ATS-20: апгрейд, устранение проблем | avr

Просмотрел на youtube видеообзор на радиоприемник ATS-20 от Владимира Карпелянского (канал "HAM Radio Channel") [1]. Это приемник на основе микросхемы тюнера Si4732 (или Si4735). Мне уже приходилось иметь дело с этой микросхемой [2], и решил заказать себе такой приемник на AliExpress. В этой статье приведен небольшой обзор вариантов апгрейда радиоприемника и решение некоторых связанных с этим проблем.

Обновляется прошивка очень просто, как и любая другая платка Arduino. Конечно, иногда могут быть проблемы, как же без них, но они вполне устранимы (см. FAQ ниже). Здесь привел краткий обзор тех вариантов прошивки, что попались мне.

Вероятно это самый неудобный для эксплуатации вариант. Единственное его достоинство - в нем все надписи на кнопках соответствуют запрограммированным на них функциям, и они работают максимально тупо и просто.

Недостатки этой прошивки: мелкий текст, внутрисхемные помехи от S-метра, неудобно настраивать BFO в режиме SSB.

Эта прошивка намного более продвинутая, описание улучшений см. в [3]. Однако, что очень плохо, прошивка поставляется только в бинарниках, автор закрыл исходный код.

На GitHub опубликован проект [4], который подойдет как к ATS-20, так и ко многим аналогичным по схемотехнике приемникам. Список очень большой, см. папку examples архива SI4735-master.zip. Для моего приемника ATS-20 подошел вариант SI473X_ALL_IN_ONE_OLED_RDS_CHINESE_V8 (находится в папке examples\SI47XX_KITS\AliExpress).

Кроме обновления прошивки, рекомендую также обновить загрузчик на Optiboot [6]. Этот загрузчик имеет минимально возможный размер кода, так что помещается в секцию загрузки из 512 байт. Это дает экономию места под код по сравнению со старыми загрузчиками 1.5 килобайта! Кроме того, он может нормально работать с дешевыми китайскими платками Arduino, на борту которых нет кварца. Прошивку загрузчика найдете в файле bootloader\optiboot_atmega328.hex архива [8]. Я её использовал в приемнике ATS-20, где на плате Arduino не было кварцевого резонатора (микроконтроллер работал от внутреннего RC-генератора 8 МГц), загрузка кода при этом происходила на скорости 57600 бод.

Секция файла boards.txt для описания платы Arduino Nano без кварцевого резонатора и использования загрузчика Optiboot:

##############################################################
nanoOpti.name=Arduino Nano Optiboot No quartz

nanoOpti.upload.tool=avrdude
nanoOpti.upload.protocol=arduino

nanoOpti.bootloader.tool=avrdude
nanoOpti.bootloader.unlock_bits=0x3F
nanoOpti.bootloader.lock_bits=0x0F

nanoOpti.build.f_cpu=8000000L
nanoOpti.build.board=AVR_NANO
nanoOpti.build.core=arduino
nanoOpti.build.variant=eightanaloginputs

## Arduino Nano with ATmega328P
## --------------------------
nanoOpti.menu.cpu.atmega328=ATmega328P

nanoOpti.menu.cpu.atmega328.upload.maximum_size=32256
nanoOpti.menu.cpu.atmega328.upload.maximum_data_size=2048
nanoOpti.menu.cpu.atmega328.upload.speed=57600

nanoOpti.menu.cpu.atmega328.bootloader.low_fuses=0xC2
nanoOpti.menu.cpu.atmega328.bootloader.high_fuses=0xDE
nanoOpti.menu.cpu.atmega328.bootloader.extended_fuses=0x07
nanoOpti.menu.cpu.atmega328.bootloader.file=optiboot\optiboot_atmega328.hex

nanoOpti.menu.cpu.atmega328.build.mcu=atmega328p

Не заливается скетч через загрузчик Arduino

При попытке прошивки скетча выводится сообщение об ошибке:

C:\Users\имяпольз\AppData\Local\Arduino15\packages\arduino\tools\avrdude\6.3.0-arduino17/bin/avrdude
 -CC:\Users\имяпольз\AppData\Local\Arduino15\packages\arduino\tools\avrdude\6.3.0-arduino17/etc/avrdude.conf -v
 -patmega328p -carduino -PCOM3 -b115200 -D -Uflash:w:C:\Users\имяпольз\AppData\Local\Temp\arduino_build_205453
 /SI473X_ALL_IN_ONE_OLED_RDS_CHINESE_V8.ino.hex:i 
..
         System wide configuration file is "C:\Users\имяпольз\AppData\Local\Arduino15\packages\arduino\tools\
         avrdude\6.3.0-arduino17/etc/avrdude.conf"

         Using Port                    : COM3
         Using Programmer              : arduino
         Overriding Baud Rate          : 115200
avrdude: stk500_recv(): programmer is not responding
avrdude: stk500_getsync() attempt 1 of 10: not in sync: resp=0x5a

Как можно решить: либо применить XLoader [5], либо поменять тип загрузчика на старый загрузчик (Tools -> Processor: "ATmega328P (Old Bootloader)"). Вариант с выбором нового загрузчика может не работать, у него скорость загрузки 115200, а у старого скорость 57600:

с:\arduino-1.8.9\hardware\tools\avr/bin/avrdude -CM:\arduino-1.8.9\hardware\tools\avr/etc/avrdude.conf -v 
 -patmega328p -carduino -PCOM3 -b57600 -D -Uflash:w:C:\Users\имяпольз\AppData\Local\Temp\arduino_build_368564
 /SI473X_ALL_IN_ONE_OLED_RDS_CHINESE_V8.ino.hex:i

Кракозябры в окне Serial Monitor

Причина была в том, что неправильно установлена тактовая частота, вероятно всего фьюзами. Она была в 4 раза меньше, чем 16 МГц, в результате чего скорость последовательного порта вместо 115200 устанавливалась 28800, и длительность задержки delay(1) вместо 1 мс была 4 мс.

Исправил, добавив в начало setup() следующий код:

   noInterrupts (); // cli()
   CLKPR = 0x80;    // Разрешаем изменение значения делителя
   CLKPR = 1;       // Записываем в регистр 1, что соответствует значению делителя 1.
                    // Если записать 3, то коэффициент деления частоты будет 8.
   interrupts ();   // sei()

Интерфейс стал намного отзывчивее, приемник стал запускаться быстрее. Имейте в виду, что несколько увеличится ток потребления.

Настройки не сохраняются в EEPROM

Причина в том, что вместо ATmega32P применен китайский MCU со стертой маркировкой, на борту которого EEPROM отсутствует. Т. е. все вызовы чтения библиотеки EEPROM.h будут возвращать 0.

Самый простой способ решить проблему - перепаять микроконтроллер, заменив его на нормальный. Не забудьте предварительно прошить в него загрузчик!