Jednoduchý programátor pro Atmel AVR ...

Pokud nemáme paralelní port pro jednoduchý programátor typu DAPA, pak programátor na sériový port může být tím co nám vytrhne trn z paty. O tom jak jsem takový programátor stavěl je tento článek. Bylo to dobrodružství s elektronikou na celý den.

Hledání

Hledal jsem dlouho, než jsem našel konstrukci která se mi zamlouvala, byl to AVR In-Circuit Serial Programmer. Maje většinu součástek, chybí mi jen konektor na plochý kabel (WSL06G, podle katalogu GES), jsem se pustil do práce, překreslil si schémata do sešitu a popsal.

[FIXME: img:schéma]

Pilka a pilníky

Dalším rozhodnutím bylo mechanické provedení konstrukce. Inspirován přístupem v článku jsem se rozhodl že použiji zkušební plošňák a že jej položím nikoliv kolmo ale na plocho do konektoru. Vzal jsem tedy jeden plošňák, konektor a šel do dílny. Doma by z toho bylo moc nepořádku. Chvíle hraní s pilkou na železo a pilníky, a odnášel jsem si plošňáček který naprosto přesně zapadal do konektoru.

Hlavolam na stole

Doma na stole jsem začal řešit jak připevním konektor k plošňáku. Přesněji otázkou nebylo jak, ale kde přesně jej připájím. Původně jsem myslel že plošňák zasunu mezi vývody z konektoru a na jedné straně připájím. Neměl jsem ovšem jistotu že se vše zase vejde do konektoru. Proto jsem začal tím, že jsem příslušnou silou zasunul a zatlačil transistor do plošňáku až na doraz, aby byl co nejníže. Konektor šel zavřít, a tak jsem věděl že by to mohlo jít. Ještě jsem chvíli přemýšlel jestli by nebylo vhodnější připájet plošňák nikoli mezi vývody ale úplně vespod. Tuto variantu možná ještě budu zvažovat, kdybych stavěl druhý stejný programátor.

V této chvíli začalo skládání hlavolamu, přemýšlel jsem jak to celé dát dohromady, kam umístit jednotlivé součástky. To byla nejnáročnější část. Na papíře se toho moc nedalo, a tak jsem přemýšlel, představoval si, a občas zkoušel nějakou součástku zasunout. Opravdu to trvalo dlouho, nakonec jsem dospěl k názoru že místa je dost a že mi nezbude nic jiného než složit celý hlavolam po částech. Připájel jsem tedy konektor, a začal se třemi na něj připojenými odpory. Tedy chtělo by to menší odpory, vím že takové existují a dokonce jsou dva na původním obrázku. Ale já je neměl. Musel jsem si vystačit s tím co jsem měl. Po odporech přišly na řadu Zenerovy diody. Po nějakém přemýšlení jsem z nich nakonec udělal můstky jdoucí přes odpory. Tohle na tom celém bylo to nejtěžší, nesestavoval jsem vše v dvourozměrné rovině, ale v třírozměrném prostoru. Zkrátka hlavolam.

Pak jsem hledal tu správnou pozici pro transistor, to mi zabralo dost času. Musel jsem si do bloku nakreslit vývody transistoru z různých pohledů a popsat který je který. Zkrátka protože jeho zapojení nenosím v hlavě, musel jsem se neustále dívat do bloku. Nakonec jsem dospěl k pozici se kterou jsem byl spokojený. V tu chvíli jsem už měl představu jak zapojím zbylé odpory a poslední diodu. Takže transistor zapájený, začal jsem přemýšlet jak do toho zapojím celý kabel. Došlo mi, že jestli zapájím zbylé součástky, zapájet kabel se mi už nepodaří. Vzal jsem tedy připravený 6-ti žilový plochý vodič a začal tím že jsem na jeden konec začal připevňovat malinký plošňáček pro zapájení nožiček až je koupím, nebo drátků jenž se zavedou do nepájivého pole. Plochý vodič je totiž z pletených lanek a ty prostě do nepájivého pole zapojit nikdy nepůjdou, protože jsou měkká a jsou to lanka. Poté jsem začal studovat zapojení 6-ti vývodové hlavy, abych si mohl v bloku poznamenat, který vodič patří kam.

S obrázkem v bloku jsem začal oddělovat jednotlivá lanka a postupně je pájet. A tady jsem udělal postupně dvě nepříjemné chyby. Stačilo jedno lanko omylem zapájet na jinou pozici. Protože jsem při pájení byl až moc poctivý, a lanko otočil kolem vývodu odporu, nešlo to ven. V tak malém prostoru, kdy transformátorová páječka je jako slon v porcelánu a není co čím chytit je jakákoliv chyba příliš drahá. Nakonec se mi podařilo lanko napůl od-cvaknout a napůl utrhnout. Si musím pořídit lepší štípací kleště s velmi malou špičkou, protože těmi mými jsem se nemohl dostat tam kam jsem potřeboval. Chvilka strachování, jestli zbývající délka lanka bude stačit, a různé pokusy jak zapájenou dírku očistit od cínu. O chvíli později jsem udělal jinou chybu, lanko jsem špatně odizoloval a když jsem jej protáhl dírkou, několik vláken neprošlo. Všiml jsem si toho až bylo zapájené. Opravu jsem to tak nemohl nechat, ty vlákna se blížily k vývodu transistoru a zkrat byl otázkou času či otřesů. A zase, lanko dobře zapájené, skoro ukázkově, bohužel obtočené okolo vývodu odporu. Nešlo ven a nešlo. Nakonec jsem je taky pinzetou utrhl. A zase čištění otvoru, vytáhnout zbytky vláken a zase znova. Ale toto byla poslední velká chyba.

Po zapájení zbývajících vývodů a součástek jsem se jal obvod přeměřovat. V té změti jsem si nebyl jist jestli se tam neschovává ještě nějaká další chyba. Navíc už nebylo řádné světlo a pájel jsem tak někdy až na slepo. Transformátorová páječka jako slon, neviděl jsem jestli je někde něco zapájené špatně. Při proměřování se mi nelíbila jedna hodnota a tak jsem odpor který byl připojený k vývodu 6 a 7 konektoru DB9 znovu přepájel. Žádné další podivnosti jsem se nedoměřil. Ale ono měření samotné bylo podivnost. Velmi špatně jsem chytal hrotem kontakt.

Poté jsem vše zavřelo do plastového krytu konektoru, připájel k nouzové hlavě ještě 6 drátků a sbíral odvahu to celé vyzkoušet. Už bylo dost hodin, a představa že to nebude fungovat nebyla zrovna příjemná. Uvažoval jsem že to všechno sbalím a pro dnešek toho nechám. Nakonec jsem se to rozhodl programátor vyzkoušet, a dotáhnout to do konce.

Test

Na volném nepájivém poli sestavil jednoduchý obvod se dvěma LED na PB3 a PB4 a zasunul do něj naprogramovanou ATtiny15L z předchozích pokusů s paralelním programátorem. Nejdříve jsem přivedl napětí na obvod a po krátkém hledání chyby mi došlo že opravdu musím přitáhnout RESET MCU k napájecímu napětí malým odporem. Pak se diody rozblikaly. Poté jsem zasunul vývody z hlavy plochého kabelu a po zapnutí opět diody blikaly. Když už nic jiného, programátor neovlivňoval negativně MCU v obvodu.

Vše jsem vzal a přesunul se o dva metry dozadu k serveru a ... a nic. Program sice fungoval ale programátor ne. Chvilka experimentování s avrdude a uisp, a chvilka studování /etc/avrdude.conf. Poté jsem dospěl k poznání, že programátor který jsem vyrobil není podle zapojení DASA ale serial ponyprog (ponyser) nebo Lancos SI-Prog (siprog). A konečně úspěch, programátor detekoval připojený MCU

# avrdude -c ponyser -p t15 -P /dev/ttyS0

avrdude: AVR device initialized and ready to accept instructions
...

Nakonec ještě nahrát do MCU program

# avrdude -c ponyser -p t15 -P /dev/ttyS0 \
-U flash:w:/tmp/morse15a.hex

...
avrdude done. Thank you.

Závěr

Strávil jsem nad programátorem celý den, a zhodnotil bych jej jako úspěšný. Předsi jen jsem zase vzal do ruky pájku a dokázal něco spájet. Ten moment kdy programátor detekoval MCU mi spadl kámen ze srdce. Do poslední chvíle jsem si nebyl jist že jsem vše udělal správně. Z celé práce my vyplynulo několik poučení:

• Sestavování obvodu tímto způsobem je neskutečný hlavolam (omezené místo a velké součástky). Ke všemu jsem neznal zpaměti zapojení vývodů diod a transistoru. Musel jsem si je poznamenat do bloku a neustále se kontrolovat.
  
• Jestli v tom chci pokračovat, musím si pořídit mikropájku. Opravdu to s transformátorovou páječkou není ono, ještě že ty diody a transistor nemají ručičky, určitě bych dostal pár facek.
• Třetí ručička, ten kovový stojánek s lupou a dvěma krokodýlky je geniální vynález. Ostatně další jeden až dva krokodýlky jsem při pájení požíval téměř pořád.
• Chce to nekonečnou trpělivost a neskutečnou pečlivost, v tak malém prostoru a bez mikropájky je každá chyba obrovským utrpením. Je nutné se opravdu pořád kontrolovat, a dělat si přestávky na oddech.
• V takové miniaturizaci potřebuji taky lepší štípací kleště (štípačky), potřebuji takové které mají velmi malý konec kterým se dostanu skoro všude.
• Univerzální PCB jsou velmi zajímavý materiál, který má specifické vlastnosti. Dá se například lámat podél dírek. Rovněž jeho opracování není nikterak obtížné, pilka na železo upnutí do svěráku, a sada pilníčků mi dovolí dosáhnout přijatelného tvaru.