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AVR芯片的ISP全攻略
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AVR芯片的ISP全攻略
并行編程，最早的編程方法，功能最強大，但需要連接較多的引腳，通常需要12V~24V的高壓，以示區別，下面稱為 高壓并行編程。
ISP(In System Programmability) 在系統編程，簡稱為 串行下載
IAP(In Application Programing) 在應用編程，BootLoader也是類似的意思
1 ISP雖然利用了SPI接口(例外:M64/M128為UASRT0接口，Tiny13等沒有SPI接口)的引腳，但只在復位時起作用，而且下載完成后合格的下載器會自動斷開端口的連接，對正常工作時沒有影響的（ 在產品應用中，下載器一定是不會一直粘在上面的）。
2 雖然高壓并行下載能修復任何熔絲位，但對于貼片封裝來說是很不現實的，所以ISP接口是最常用的下載方式了
3 雖然IAP是一種新的升級方法，但IAP程序本身也是要先用高壓并行下載或ISP來燒進芯片里面才行
4 Tiny13等少管腳AVR芯片因為管腳實在太少了，有ISP,但沒有[高壓并行編程]而特制了[高壓串行編程] 所以，產品上一般都留有ISP接口插座，或更省位置的----留6個焊盤就行了
ISP的工作前提
1 芯片沒有物理損壞
2 芯片的SPIEN熔絲位=0 使能ISP功能
3 芯片的RSTDISBL熔絲位=1 RESET引腳有效 (假如芯片有這個熔絲位)
4 線路正常---------接錯線？ 短路？
5 下載器正常-------特別要考慮 連線的接觸不良問題
6 電源
運行時鐘 ISP時鐘(必須低于運行時鐘的1/4)
4096Hz <1024Hz //很變態的用法，外接32.768KHz晶體+CKDIV8 ,不過AVRISP還是提供了603Hz這個速度了
//另一簡易解決辦法是 下載時在32.768KHz晶體并聯一個1MHz晶體，雙龍的下載線就配有一個8MHz的石英晶體
32768Hz <8192Hz
128KHz < 32KHz //內部RC128KHz
1.0MHz <250KHz //默認值(包括8MHz+CKDIV8)，所以AVRISP的ISP速度多為230KHz
8.0MHz <2000KHz
16.0MHz <4000KHz
運行時鐘不等于震蕩器的頻率，因為部分AVR芯片有系統時鐘預分頻器，可以對震蕩器進行1~256分頻
CKDIV8熔絲位決定CLKPS位的初始值。
若CKDIV8未編程，CLKPS位復位為“0000”；若CKDIV8 已編程，CLKPS 位復位為“0011”，給出啟動時分頻因子為8
AVRISP可提供的ISP時鐘 921.6KHz，230.4KHz， 57.6KHz，28.8KHz，4.0KHz， 603Hz
STK500可提供的ISP時鐘 1.845MHz，460.8KHz，115.2KHz，57.6KHz，4.0KHz，1206Hz
時鐘設定 ISP方案
內部RC 選擇合適的ISP速度
外部RC 接上合適的電阻和電容，選擇合適的ISP速度。------補救: 外部時鐘源接到XTAL1
外部RC 根本就沒有什么意義，頻率精度/穩定度不高，成本也沒有降低，所以新的AVR芯片已經沒有這個選項了。
各位要注意的是錯誤設定后補救方法
外部晶體 接上合適的晶體，選擇合適的ISP速度。 ------補救: 外部時鐘源接到XTAL1
外部時鐘 接上合適的時鐘源，選擇合適的ISP速度。 ------補救: 外部時鐘源接到XTAL1
外部時鐘源可以是 外部(4MHz)有源晶體輸出，其他MCU的XTAL2腳，各種方波振蕩電路(NE555)輸出等
大部分AVR芯片的ISP端口是 SCK,MOSI,MISO,RESET
而M64/M128的ISP端口是 SCK, PDI, PDO,RESET
而且M64/M128出廠默認兼容M103----熔絲位M103C=0，很多新特性不能使用，程序也可能不能正常運行
----因為C編譯器通常默認自動把SP指向SRAM的末端，M103=0x0FFFH, M64/M128=0x10FFH，必然出錯！
AVR的所有熔絲位均是:
1 未編程，多為不起作用的意思。
0 編程，多為 起作用的意思。
基于可編程工藝的都是這樣:
PROM/EEPROM/FLASH都是出廠時和擦除后變為全1(0xFF)的,要編程才能變成0。
反過來就是了，跟CE/OE/INT都是[低電平有效]一樣，都是很常見。
在ISP模式下永遠不能訪問(修改)SPIEN位，這是AVR芯片的硬件保護
有獨立RESET腳的M16/M32/M64/M128等，在ISP模式下根本就就不會令ISP無效，無論如何修改熔絲位，都能恢復正常。
M8/M48/M88/M168/Tiny系列有RSTDISBL熔絲位可以令導致RESET失效而令ISP無法工作外，其他情況都能恢復正常。
一般來說，只要滿足ISP的工作前提，再把XTAL1接到一個4MHz有源晶體的輸出，基本是萬試萬靈的。
不要忘記，并行高壓編程的時鐘信號也是從XTAL1導入方波信號的。
如果有源晶振的方法不行(除了ISPEN=0,RSTDISBL=0情況外)，恐怕高壓編程也未必能奏效。
JTAG的影響(M16,M32,M128等):
JTAG能訪問 SPIEN 和 JTAGEN,要是不小心同時改成SPIEN=1，JTAGEN=1，將會導致MCU鎖死，需要高壓并行編程才能恢復。
DebugWIRE的影響（M48,M88,M168,T2313等,數據手冊里面的資料不是很詳細)
由于DebugWIRE使用RESET腳來通訊，所以跟ISP有所沖突
可以通過ISP或并行高壓編程來使能DebugWIRE功能[即DWEN=0]，使能DebugWIRE功能后,ISP功能失效。
可以通過DebugWIRE來關閉DebugWIRE功能[即DWEN=1]，關閉DebugWIRE功能后,如果RSTDISBL=1，SPIEN=0，ISP功能有效。
比較特殊的是 DebugWIRE調試中，斷點的使用會降低Flash 數據記憶時間 DebugWIRE調試用的器件不能發給最終客戶。
JTAG MKII同時具備JTAG/DeubgWIRE/ISP三種功能，可以輕松實現DebugWIRE/ISP的切換。
(軟件需要升級到1.09版以后 即對應AVRstudio 4.12以后版本)
設計使用debugWIRE 的系統時，必須進行下面的檢查：
• dW/(RESET) 的上拉電阻不得小于10kΩ。debugWIRE 并不需要上拉電阻
• 將 RESET 引腳與 VCC 直接連接將無法工作
• 使用debugWIRE 時必須斷開與RESET 引腳連接的電容
• 必須斷開所有的外部復位源
并行編程，最早的編程方法，功能最強大，但需要連接較多的引腳，通常需要12V~24V的高壓，以示區別，下面稱為 高壓并行編程。
ISP(In System Programmability) 在系統編程，簡稱為 串行下載
IAP(In Application Programing) 在應用編程，BootLoader也是類似的意思
1 ISP雖然利用了SPI接口(例外:M64/M128為UASRT0接口，Tiny13等沒有SPI接口)的引腳，但只在復位時起作用，而且下載完成后合格的下載器會自動斷開端口的連接，對正常工作時沒有影響的（ 在產品應用中，下載器一定是不會一直粘在上面的）。
2 雖然高壓并行下載能修復任何熔絲位，但對于貼片封裝來說是很不現實的，所以ISP接口是最常用的下載方式了
3 雖然IAP是一種新的升級方法，但IAP程序本身也是要先用高壓并行下載或ISP來燒進芯片里面才行
4 Tiny13等少管腳AVR芯片因為管腳實在太少了，有ISP,但沒有[高壓并行編程]而特制了[高壓串行編程] 所以，產品上一般都留有ISP接口插座，或更省位置的----留6個焊盤就行了
ISP的工作前提
1 芯片沒有物理損壞
2 芯片的SPIEN熔絲位=0 使能ISP功能
3 芯片的RSTDISBL熔絲位=1 RESET引腳有效 (假如芯片有這個熔絲位)
4 線路正常---------接錯線？ 短路？
5 下載器正常-------特別要考慮 連線的接觸不良問題
6 電源
運行時鐘 ISP時鐘(必須低于運行時鐘的1/4)
4096Hz <1024Hz //很變態的用法，外接32.768KHz晶體+CKDIV8 ,不過AVRISP還是提供了603Hz這個速度了
//另一簡易解決辦法是 下載時在32.768KHz晶體并聯一個1MHz晶體，雙龍的下載線就配有一個8MHz的石英晶體
32768Hz <8192Hz
128KHz < 32KHz //內部RC128KHz
1.0MHz <250KHz //默認值(包括8MHz+CKDIV8)，所以AVRISP的ISP速度多為230KHz
8.0MHz <2000KHz
16.0MHz <4000KHz
運行時鐘不等于震蕩器的頻率，因為部分AVR芯片有系統時鐘預分頻器，可以對震蕩器進行1~256分頻
CKDIV8熔絲位決定CLKPS位的初始值。
若CKDIV8未編程，CLKPS位復位為“0000”；若CKDIV8 已編程，CLKPS 位復位為“0011”，給出啟動時分頻因子為8
AVRISP可提供的ISP時鐘 921.6KHz，230.4KHz， 57.6KHz，28.8KHz，4.0KHz， 603Hz
STK500可提供的ISP時鐘 1.845MHz，460.8KHz，115.2KHz，57.6KHz，4.0KHz，1206Hz
時鐘設定 ISP方案
內部RC 選擇合適的ISP速度
外部RC 接上合適的電阻和電容，選擇合適的ISP速度。------補救: 外部時鐘源接到XTAL1
外部RC 根本就沒有什么意義，頻率精度/穩定度不高，成本也沒有降低，所以新的AVR芯片已經沒有這個選項了。
各位要注意的是錯誤設定后補救方法
外部晶體 接上合適的晶體，選擇合適的ISP速度。 ------補救: 外部時鐘源接到XTAL1
外部時鐘 接上合適的時鐘源，選擇合適的ISP速度。 ------補救: 外部時鐘源接到XTAL1
外部時鐘源可以是 外部(4MHz)有源晶體輸出，其他MCU的XTAL2腳，各種方波振蕩電路(NE555)輸出等
大部分AVR芯片的ISP端口是 SCK,MOSI,MISO,RESET
而M64/M128的ISP端口是 SCK, PDI, PDO,RESET
而且M64/M128出廠默認兼容M103----熔絲位M103C=0，很多新特性不能使用，程序也可能不能正常運行
----因為C編譯器通常默認自動把SP指向SRAM的末端，M103=0x0FFFH, M64/M128=0x10FFH，必然出錯！
AVR的所有熔絲位均是:
1 未編程，多為不起作用的意思。
0 編程，多為 起作用的意思。
基于可編程工藝的都是這樣:
PROM/EEPROM/FLASH都是出廠時和擦除后變為全1(0xFF)的,要編程才能變成0。
反過來就是了，跟CE/OE/INT都是[低電平有效]一樣，都是很常見。
在ISP模式下永遠不能訪問(修改)SPIEN位，這是AVR芯片的硬件保護
有獨立RESET腳的M16/M32/M64/M128等，在ISP模式下根本就就不會令ISP無效，無論如何修改熔絲位，都能恢復正常。
M8/M48/M88/M168/Tiny系列有RSTDISBL熔絲位可以令導致RESET失效而令ISP無法工作外，其他情況都能恢復正常。
一般來說，只要滿足ISP的工作前提，再把XTAL1接到一個4MHz有源晶體的輸出，基本是萬試萬靈的。
不要忘記，并行高壓編程的時鐘信號也是從XTAL1導入方波信號的。
如果有源晶振的方法不行(除了ISPEN=0,RSTDISBL=0情況外)，恐怕高壓編程也未必能奏效。
JTAG的影響(M16,M32,M128等):
JTAG能訪問 SPIEN 和 JTAGEN,要是不小心同時改成SPIEN=1，JTAGEN=1，將會導致MCU鎖死，需要高壓并行編程才能恢復。
DebugWIRE的影響（M48,M88,M168,T2313等,數據手冊里面的資料不是很詳細)
由于DebugWIRE使用RESET腳來通訊，所以跟ISP有所沖突
可以通過ISP或并行高壓編程來使能DebugWIRE功能[即DWEN=0]，使能DebugWIRE功能后,ISP功能失效。
可以通過DebugWIRE來關閉DebugWIRE功能[即DWEN=1]，關閉DebugWIRE功能后,如果RSTDISBL=1，SPIEN=0，ISP功能有效。
比較特殊的是 DebugWIRE調試中，斷點的使用會降低Flash 數據記憶時間 DebugWIRE調試用的器件不能發給最終客戶。
JTAG MKII同時具備JTAG/DeubgWIRE/ISP三種功能，可以輕松實現DebugWIRE/ISP的切換。
(軟件需要升級到1.09版以后 即對應AVRstudio 4.12以后版本)
設計使用debugWIRE 的系統時，必須進行下面的檢查：
• dW/(RESET) 的上拉電阻不得小于10kΩ。debugWIRE 并不需要上拉電阻
• 將 RESET 引腳與 VCC 直接連接將無法工作
• 使用debugWIRE 時必須斷開與RESET 引腳連接的電容
• 必須斷開所有的外部復位源
