Про Ардуино и не только
Сегодня я хочу рассказать о том, что такое фьюзы, за что они отвечают и как их можно прочитать и записать в Ардуино. Рекомендую также заглянуть в предыдущую публикацию, т.к. работа с фьюзами возможна только через программатор.
Фьюзы (от английского Fuse bits) — это конфигурационные биты микроконтроллера, отвечающие за его предварительную настройку. Эти биты расположены в отдельном адресном пространстве, доступном только при программировании. Биты объединяются в конфигурационные байты и их состав зависит от конкретной модели микроконтроллера.
При работе с конфигурационными битами нужно помнить один важный момент: если бит содержит логическую единицу, то это означает что он не запрограммирован, соответственно, запрограммированный конфигурационный бит содержит логический ноль. Такая логика основана на принципе хранения данных в EEPROM: чистая микросхема памяти содержит во всех ячейках единицы, а термин запрограммирована по отношению к такой ячейке означает, что в нее записали ноль.
Фьюзы ATmega328 / ATmega328p
Микроконтроллеры ATmega328 и ATmega328p, на базе которых построено большинство плат семейства Ардуино, имеют 3 байта конфигурации: младший, старший и дополнительный. Их описание приведено ниже в таблицах.
Младший конфигурационный байт ATmega328/P
| Номер бита | Навание | Описание | Значение по умолчанию |
|---|---|---|---|
| 7 | CKDIV8 | Divide clock by 8 | 0 (запрограммирован) |
| 6 | CKOUT | Clock output | 1 (не запрограммирован) |
| 5 | SUT1 | Select start-up time | 1 (не запрограммирован) |
| 4 | SUT0 | Select start-up time | 0 (запрограммирован) |
| 3 | CKSEL3 | Select Clock source | 0 (запрограммирован) |
| 2 | CKSEL2 | Select Clock source | 0 (запрограммирован) |
| 1 | CKSEL1 | Select Clock source | 1 (не запрограммирован) |
| 0 | CKSEL0 | Select Clock source | 0 (запрограммирован) |
Старший конфигурационный байт ATmega328/P
| Номер бита | Навание | Описание | Значение по умолчанию |
|---|---|---|---|
| 7 | RSTDISBL | External Reset Disable | 1 (не запрограммирован) |
| 6 | DWEN | debugWIRE Enable | 1 (не запрограммирован) |
| 5 | SPIEN | Enable Serial Program and Data Downloading | 0 (запрограммирован) |
| 4 | WDTON | Watchdog Timer Always On | 1 (не запрограммирован) |
| 3 | EESAVE | EEPROM memory is preserved through the Chip Erase | 1 (не запрограммирован) |
| 2 | BOOTSZ1 | Select Boot Size | 0 (запрограммирован) |
| 1 | BOOTSZ0 | Select Boot Size | 0 (запрограммирован) |
| 0 | BOOTRST | Select Reset Vector | 0 (запрограммирован) |
Дополнительный конфигурационный байт ATmega328/P
| Номер бита | Навание | Описание | Значение по умолчанию |
|---|---|---|---|
| 7 | — | — | 1 |
| 6 | — | — | 1 |
| 5 | — | — | 1 |
| 4 | — | — | 1 |
| 3 | — | — | 1 |
| 2 | BODLEVEL2 | Brown-out Detector trigger level | 1 (не запрограммирован) |
| 1 | BODLEVEL1 | Brown-out Detector trigger level | 1 (не запрограммирован) |
| 0 | BODLEVEL0 | Brown-out Detector trigger level | 1 (не запрограммирован) |
Таким образом, значения конфигурационных байтов в ATmega328/P по умолчанию: Low: 0x62, High: 0xD9, Extended: 0xFF. Обратите внимание, это значения именно для "чистого" микроконтроллера ATmega328/P , а не для Ардуино. Значения фьюзов для Ардуино можно найти в файле Arduino_dir\hardware\arduino\avr\Boards.txt, где Arduino_dir — это путь к IDE Arduino. Откройте файл в текстовом редакторе и найдите интересующую плату по названию, чуть ниже будет информация о фьюзах:
uno.name=Arduino/Genuino Uno
.
uno.bootloader.low_fuses=0xFF
uno.bootloader.high_fuses=0xDE
uno.bootloader.extended_fuses=0x05
Для расшифровки шестнадцатеричных значений конфигурационных байтов удобно использовать онлайн калькулятор Engbedded Atmel AVR® Fuse Calculator:
Выберите модель микроконтроллера и введите значения фьюзов в соответствующие поля внизу страницы в разделе Current settings — введенные значения будут моментально расшифрованы и представлены в удобном виде. И, наоборот, можно изменить конфигурацию битов в разделах Manual fuse bits configuration и Feature configuration и получить значения конфигурационных байтов для записи в микроконтроллер.
Рассмотрим назначение конфигурационных битов более подробно.
CKDIV8
CKOUT
Конфигурационные биты SUT совместно с битами CKSEL определяют длительность задержки при старте микроконтроллера. Задержка необходима для того, чтобы источник тактовой частоты стабилизировался после подачи питания и вошел в свой рабочий режим. Величина задержки зависит от выбранного источника и составляет от 0 до 65мс. Конкретные значения можно найти в даташите.
CKSEL
Современные микроконтроллеры способны работать с различными источниками тактового сигнала. Выбор источника осуществляется установкой конфигурационных битов CKSEL. В таблице ниже приведены источники тактового сигнала, поддерживаемые микроконтроллерами ATmega328 / ATmega328P, и соответствующие им значения CKSEL.
| Источник тактового сигнала | Значение CKSEL3..0 |
|---|---|
| Экономичный кварцевый генератор | 1111-1000 |
| Кварцевый генератор | 0111-0110 |
| Низкочастотный кварцевый генератор | 0101-0100 |
| Внутренний RC-генератор на 128кГц | 0011 |
| Внутренний калиброванный RC-генератор | 0010 |
| Внешний сигнал синхронизации | 0000 |
| Зарезервировано | 0001 |
RSTDISBL
Фьюз RSTDISBL управляет работой цифрового вывода микроконтроллера, совмещенного с входом внешнего сброса. Если RSTDISBL запрограммирован, то вывод может быть использован как обычный цифровой пин ввода/вывода. Если фьюз RSTDISBL не запрограммирован, то вывод используется для внешнего сигнала сброса: низкий уровень напряжения на нем приводит к генерации сигнала сброса микроконтроллера. Отключение внешнего сброса может быть оправдано при работе с микроконтроллерами, имеющими небольшое количество выводов, в других случаях лучше не трогать этот фьюз.
Источник: