ATmega128熔丝位的配置

正在编写M128原理与使用指南中的一小节，请提意见和建议
cma 发表于 2004-8-7 03:29
5.1 ATmega128熔丝位的配置
熔丝位是ATMEL公司AVR单片机比较独到的特性。在每一种型号的AVR单片机内部，都有一些特定含义的熔丝位，其特性表现为可多次擦写的E2PROM。用户通过配置（编程）这些熔丝位，可以固定的设置AVR的一些性能、参数以及I/O配置等，当然也包括对片内运行代码的锁定（加密）。
用户使用并行编程方式、ISP编程方式、JTAG编程方式都可以对AVR的熔丝位进行配置，但不同的编程工具软件提供的对熔丝位的配置方式（指人机界面）也是不同的。有的是通过直接填写熔丝位值（如：CVAVR，PonyProg2000，SLISP等），有的是通过列出表格选择(AVR STUDIO，BASCOM-AVR)。前者程序界面比较简单，但是需要用户在仔细查询数据手册后直接填写二进制或十六进制数，比较容易出错。而熔丝位一旦错误填写，或误操作，会引起一些意想不到的后果，如造成芯片无法正常运行，无法再次进入ISP编程模式等。建议用户在对AVR的熔丝位进行配置时，选择使用表格选择方式界面的编程软件，如BASCOM-AVR。
5.1.1 正确配置AVR熔丝位
对AVR熔丝位的配置是比较细致的工作，用户往往忽视其重要性，或感到不易掌握。下面给出对AVR熔丝位的配置操作时的一些要点和需要注意的相关事项。有关ATmega128熔丝位的具体定义和功能请查看本书相关章节，在附录中将给出一个完整的汇总表。

（1） 在AVR的器件手册中，对熔丝位使用已编程（Programmed）和未编程（Unprogrammed）定义熔丝位的状态，“Unprogrammed”表示熔丝状态为“1”（禁止）；“Programmed”表示熔丝状态为“0”（允许）。因此，配置熔丝位的过程实际上是“配置熔丝位成为未编程状态“1”或成为已编程状态“0””。
（2） 在使用通过选择打钩“√”方式确定熔丝位状态值的编程工具软件时，请首先仔细阅读软件的使用说明，弄清楚“√”表示设置熔丝位状态为“0”还是为“1”。
（3） 使用CVAVR中的编程下载程序时应特别注意，由于CVAVR编程下载界面初始打开时，大部分熔丝位的初始状态定义为“1”，因此不要使用其编程菜单选项中的“all”选项。此时的“all”选项会以熔丝位的初始状态定义来配置芯片的熔丝位，而实际上其往往并不是用户所需要的配置结果。如果要使用“all”选项，应先使用“read->fuse bits”读取芯片中熔丝位实际状态后，在使用“all” 选项。
（4） 新的AVR在使用前，应首先查看它熔丝位的配置情况，再根据实际需要，进行熔丝位的配置，并将各个熔丝位的状态记录备案。
（5） AVR芯

片加密以后仅仅是不能读取芯片Flash和E2PROM中的数据，熔丝位的状态仍然可以读取但不能修改配置。芯片擦除命令是将Flash和E2PROM中的数据清除，并同时将两位锁定位状态配置成“11”，处于无锁定状态。但芯片擦除命令并不改变其它熔丝位的状态。
（6） 正确的操作程序是：在芯片无锁定状态下，下载运行代码和数据，配置相关的熔丝位，最后配置芯片的锁定位。芯片被锁定后，如果发现熔丝位配置不对，必须使用芯片擦除命令，清除芯片中的数据，并解除锁定。然后重新下载运行代码和数据，修改配置相关的熔丝位，最后再次配置芯片的锁定位。
（7） 使用ISP串行方式下载编程时，应配置SPIEN熔丝位为“0”。芯片出厂时SPIEN位的状态默认为“0”，表示允许ISP串行方式下载数据。只有该位处于编程状态“0”，才可以通过AVR的SPI口进行ISP下载，如果该位被配置为未编程“1”后，ISP串行方式下载数据立即被禁止，此时只能通过并行方式或JTAG编程方式才能将SPIEN的状态重新设置为“0”，开放ISP。通常情况下，应保持SPIEN的状态为“0”，允许ISP编程不会影响其引脚的I/O功能，只要在硬件电路设计时，注意ISP接口与其并接的器件进行必要的隔离，如使用串接电阻或断路跳线等。
（8） 当你的系统中，不使用JTAG接口下载编程或实时在线仿真调试，且JTAG接口的引脚需要作为I/O口使用时，必须设置熔丝位JTAGEN的状态为“1”。芯片出厂时JTAGEN的状态默认为“0”，表示允许JTAG接口，JTAG的外部引脚不能作为I/O口使用。当JTAGEN的状态设置为“1”后，JTAG接口立即被禁止，此时只能通过并行方式或ISP编程方式才能将JTAG重新设置为“0”，开放JTAG。
（9） 一般情况下不要设置熔丝位把RESET引脚定义成I/O使用（如设置ATmega8熔丝位RSTDISBL的状态为“0”），这样会造成ISP和JTAG的下载编程无法进行，因为在进入这两种方式编程时前，都需要将RESET引脚拉低，使芯片进入复位状态。
（10） 使用内部有RC振荡器的AVR芯片时，要特别注意熔丝位CKSEL的配置。一般情况下，芯片出厂时CKSEL位的状态默认为使用内部1MHz的RC振荡器作为系统的时钟源。如果你使用了外部振荡器作为系统的时钟源时，不要忘记首先正确配置CKSEL熔丝位，否则你整个系统的定时都会出现问题。而当在你的设计中没有使用外部振荡器（或某钟特定的振荡源）作为系统的时钟源时，千万不要误操作或错误的把CKSEL熔丝位配置成使用外部振荡器（或其它不同类型的振荡源）。一旦这种情况产生，使用ISP编程方式则无法对芯片操作了（因为ISP方式需要芯片的系统时钟工作并产生定时控制信号

），芯片看上去“坏了”。此时只有使用取下芯片使用并行编程方式，或使用JTAG方式（如果JTAG为允许时且目标板上留有JTAG接口）来解救了。另一种解救的方式是：尝试在芯片的晶体引脚上临时人为的叠加上不同类型的振荡时钟信号，一旦ISP可以对芯片操作，立即将CKSEL配置成使用内部1MHz的RC振荡器作为系统的时钟源，然后再根据实际情况重新正确配置CKSEL。
（11） 使用支持IAP的AVR芯片时，如果你不使用BOOTLOADER功能，注意不要把熔丝位BOOTRST设置为“0”状态，它会使芯片在上电时不是从Flash的0x0000处开始执行程序。芯片出厂时BOOTRST位的状态默认为“1”。关于BOOTRST的配置以及BOOTLOADER程序的设计与IAP的应用请参考本章相关内容。

5.1.2 ATmega128中重要熔丝位的配置
上一小节介绍了配置AVR熔丝位的要点和注意事项，本小节把在一般情况下使用ATmega128时，几个重要的熔丝位配置情况进行说明。

（1） 熔丝位M103C。M103C的配置将设定ATmega128是以ATmega103兼容方式工作运行还是以ATmega128本身的方式工作运行。ATmega128在出厂时M103C默认状态为“0”，即默认以ATmega103兼容方式工作。当用户系统设计使芯片以ATmega128方式工作时，应首先将M103C的状态配置为“1”。
（2） CLKSEL0..3。CLKSEL0、CLKSEL1、CLKSEL2、CLKSEL3用于选择系统的时钟源。有五种不同类型的时钟源可供选择（每种类型还有细的划分）。芯片出厂时的默认情况为CLKSEL3..0和SUT1..0分别是“0001”和“10”。即使用内部1MHz RC振荡器，使用最长的启动延时。这保证了无论外部振荡电路是否工作，都可以进行最初的ISP下载。对于CLKSEL3..0熔丝位的改写需要十分慎重，因为一旦改写错误，会造成芯片无法启动，见上一小节第10点说明。
（3） JTAGEN。如果不使用JTAG接口，应将JTAGEN的状态设置为“1”，即禁止JTAG，JTAG引脚用于I/O口。
（4） SPIEN。SPI方式下载数据和程序允许，默认状态为允许“0”。一般保留其状态。
（5） WDTON。看门狗的定时器始终开启。WDTON默认为“1”，即禁止看门狗的定时器始终开启。如果该位设置为“0”后，看门狗的定时器就会始终打开，不能被内部程序控制了，这是为了防止当程序跑飞时，未知代码通过写寄存器将看门狗定时器关断而设计的（保证更高的可靠行）。
（6） EESAVE。执行擦除命令时是否保留E2PROM中的内容，默认状态为“1”，表示E2PROM中的内容同Flash中的内容一同擦除。如果该位设置为“0”，对程序进行下载前的擦除命令只会对FLASH代码区有效，而对E2PROM区无效。这对于希望在系统更新程序时，需要保留E2PROM中数据的情况下是十分有用的。
（7） BOO

TRST。决定芯片上电起动时，第一条执行指令的地址。默认状态为“1”，表示起动时从0x0000开始执行。如果BOOTRST设置为“0”，则起动时从BOOTLOADER区的起始地址处开始执行程序。BOOTLOADER区的大小由BOOTSZ1和BOOTSZ0决定，因此其首地址也随之变化。
（8） BOOTSZ1和BOOTSZ0：这两位确定了BOOTLOADER区的大小以及其起始的首地址。默认的状态为“00”，表示BOOTLOADER区为4096字，起始首地址为0xF000。
（9） 推荐用户使用ISP方式配置熔丝位。配置工具选用BASCOM-AVR（网上下载试用版，它对ISP下载无限制），和STK200/STK300兼容的下载电缆（见第四章内容）。

(首次发表：21ic bbs)