Калькулятор фьюзов AVR

Как пользоваться

1. Выберите микроконтроллер. В списке 168 устройств ATmega, ATtiny и AT90 с классическим ядром — все, что есть в паках описаний Microchip.
2. Меняйте биты флажками и выпадающими списками или впишите байт целиком — например, прочитанный из МК. Флажок стоит у запрограммированного бита (0).
3. Справа — получившиеся байты, команда avrdude для выбранного программатора и предупреждения. Кнопка «Заводские значения» возвращает фьюзы с завода.

Настройки сохраняются в адресе страницы: ссылкой можно поделиться, и у получателя откроются те же фьюзы.

Как устроены фьюзы

У большинства ATmega три фьюз-байта: low (lfuse), high (hfuse) и extended (efuse), у ATmega8, ATmega16 и ATtiny13 — два, у самых маленьких ATtiny — один. Логика инверсная: запрограммированный бит читается как 0, незапрограммированный — как 1.

Что важно знать до записи (по даташитам ATmega328P, ATmega8 и ATtiny85):

• Стирание кристалла фьюзы не меняет. Команда chip erase (avrdude -e) очищает флеш, EEPROM и lock-биты, а фьюзы остаются прежними.
• Новые значения вступают в силу после выхода из режима программирования. Фьюзы защёлкиваются при входе в него и при включении питания; исключение — EESAVE, он действует сразу.
• Lock-бит LB1 блокирует и фьюзы. Поэтому сначала записывают фьюзы, потом lock-байт.
• Неиспользуемые биты читаются как 1. У ATmega328P в extended-байте заняты только три младших бита, остальные калькулятор оставляет единицами.

Тактирование: CKSEL, SUT и CKDIV8

Биты CKSEL выбирают источник тактовой частоты, SUT — задержку запуска после включения и выхода из сна. В калькуляторе они объединены в один список, как в описании Microchip.

ATmega328P и ATtiny85 приходят с завода с внутренним RC-генератором 8 МГц и запрограммированным CKDIV8, поэтому работают на 1 МГц (low-фьюз 0x62). ATmega8 и ATmega16 настроены на внутренний генератор 1 МГц (0xE1). Задержка запуска на заводе выбрана самая долгая.

Чтобы перейти на кварц, выберите режим кварцевого генератора с подходящим диапазоном частот. Для ATmega328P с кварцем 16 МГц это 0xFF — как у Arduino Uno. У ATmega8, ATmega16, ATmega32 есть отдельный бит CKOPT: без него генератор работает с малым размахом, и у ATmega8 кварц допускается только до 8 МГц, а для 16 МГц CKOPT программируют — у Arduino NG на ATmega8 стоят фьюзы 0xDF и 0xCA.

Самый частый способ «запереть» МК — выбрать внешний тактовый сигнал (External Clock) вместо кварца. Тогда без генератора на входе XTAL1 микроконтроллер не запускается и не отвечает программатору. Помогает подать на XTAL1 тактовый сигнал от генератора или другого МК и переписать фьюзы.

Бит CKOUT выводит тактовую частоту на отдельную ножку (у ATmega328P — PB0), чтобы её можно было измерить или раздать другим микросхемам.

Загрузчик: BOOTSZ и BOOTRST

У ATmega с загрузчиком биты BOOTSZ задают размер загрузочной области в конце флеш-памяти, а запрограммированный BOOTRST переносит вектор сброса в её начало: после сброса стартует загрузчик, а не программа. Размер указывается в словах (слово = 2 байта); калькулятор показывает и адрес начала области — тоже в словах, как в даташите.

У Arduino Uno загрузчик Optiboot стоит в области на 256 слов: high-фьюз 0xDE означает BOOTSZ = 11 и запрограммированный BOOTRST. На заводе у ATmega328P выбран самый большой размер области — 2048 слов, а BOOTRST не запрограммирован.

Детектор пониженного питания: BODLEVEL

BOD сбрасывает микроконтроллер, когда напряжение питания падает ниже порога, и не даёт ему работать в зоне, где возможны сбои и порча EEPROM. У ATmega328P порог выбирается из 1,8, 2,7 и 4,3 В, на заводе детектор выключен. У ATmega8 два бита: BODEN включает детектор, BODLEVEL выбирает порог 2,7 или 4,0 В. Порог выбирают ниже рабочего напряжения, но выше минимального для выбранной частоты.

Опасные фьюзы

SPIEN через ISP изменить нельзя: по даташиту этот бит недоступен в режиме последовательного программирования, и случайно выключить ISP через USBasp не получится — avrdude лишь сообщит о расхождении при проверке. А вот RSTDISBL записывается через ISP, и после этого вернуть доступ можно только высоковольтным программированием: параллельным (HVPP) у ATmega в 28-выводных и больших корпусах, последовательным (HVSP) у восьми- и четырнадцативыводных ATtiny.

Частота SCK программатора должна быть меньше четверти тактовой частоты МК, а от 12 МГц — меньше шестой части. Заводской ATmega328P работает на 1 МГц, поэтому SCK должен быть ниже 250 кГц; у USBasp и avrdude скорость задаёт опция -B.

Lock-биты

Lock-байт защищает память. Биты LB запрещают программатору запись (режим 2) или запись и чтение (режим 3) флеш-памяти и EEPROM. Биты BLB0 и BLB1 ограничивают команды LPM и SPM для области приложения и загрузочной области — так загрузчик защищают от перезаписи самой программой. Arduino Uno после записи загрузчика ставит lock-байт 0x0F: BLB1 = 00 — программа не может записывать загрузочную область командой SPM и читать её командой LPM из области приложения. Снимаются lock-биты только полным стиранием кристалла вместе с программой.

Команда avrdude

Калькулятор составляет команду записи всех фьюз-байтов в режиме m (значения в командной строке):

avrdude -c usbasp -p m328p -U lfuse:w:0xff:m -U hfuse:w:0xde:m -U efuse:w:0xfd:m

Опция -c задаёт программатор, -p — микроконтроллер по обозначению avrdude (m328p, t13a, t85). Для однобайтовых ATtiny память называется fuse, для lock-байта — lock. Прочитать фьюзы перед изменением: -U lfuse:r:-:h — байт выводится на экран. Если программатор не видит МК с низкой тактовой частотой, добавьте -B 32 (период SCK 32 мкс).

Откуда данные

Назначение битов, списки значений, заводские фьюзы и сигнатуры взяты из файлов описания устройств (ATDF), которые Microchip выпускает для своих сред разработки: пак ATmega_DFP 3.6.299 и ATtiny_DFP 3.4.278, лицензия Apache-2.0. Заводские значения сверены с даташитами ATmega8, ATmega16, ATmega128, ATmega328P, ATmega2560, ATtiny13A, ATtiny85 и ATtiny2313. Обозначения МК для avrdude — по файлу avrdude.conf.in. Описания значений переведены с английского; если перевод вызывает сомнение, сверьтесь с таблицей фьюзов в даташите своего МК.

Новые серии с ядром AVR8X — megaAVR 0 (ATmega4809), tinyAVR 0/1/2 (ATtiny1614 и другие), AVR Dx — устроены иначе: у них другой набор фьюз-регистров, а программируются они через UPDI. Их в калькуляторе пока нет.