हम ATmega128RFA1 के लिए OTA-लोडर लिखते हैं (स्मार्ट रिस्पांस XE डिवाइस के हिस्से के रूप में)

यह सब लेखक द्वारा एक दिलचस्प डिवाइस के द्वितीयक बाजार में अधिग्रहण के साथ शुरू हुआ - स्मार्ट रिस्पांस एक्सई ( संक्षिप्त विवरण )। यह स्कूलों के लिए अभिप्रेत है: कक्षा में प्रत्येक छात्र नब्बे के दशक के इलेक्ट्रॉनिक नोटबुक या अनुवादक के समान एक डिवाइस प्राप्त करता है, शिक्षक एक प्रश्न पूछता है, और छात्र डिवाइस के कीबोर्ड पर टाइप करते हैं, जो उत्तर रेडियो चैनल (802.15.4) के माध्यम से शिक्षक के पीसी से जुड़े रिसीवर को मिलता है।

इन उपकरणों के लिए समर्थन कई साल पहले बंद कर दिया गया था, और तथ्य यह है कि स्कूलों ने $ 100-200 प्रत्येक में खरीदा था, अब 10 या उससे कम के लिए ईबे पर पॉप अप होता है। गीक प्रयोगों के लिए लोहा बहुत उपयुक्त है:

• 60-कुंजी कीबोर्ड
• 384x136, 2 बिट प्रति पिक्सेल के रिज़ॉल्यूशन के साथ प्रदर्शन - बीके, सीजीए के समान, लेकिन 4 रंग नहीं हैं, लेकिन चमक का क्रमिक
• ATmega128RFA1 माइक्रोकंट्रोलर (128 kB फ्लैश मेमोरी, 4 kB ROM, 16 kB RAM, 802.15.4 मानक ट्रांसीवर)
• बाह्य (माइक्रोकंट्रोलर के संबंध में, और संपूर्ण डिवाइस नहीं) 1 मेगाबाइट की फ्लैश मेमोरी (128 किलोबाइट्स) आईआई के साथ
• 4 एएए तत्वों के लिए डिब्बे।

माइक्रोकंट्रोलर के नाम से, यह स्पष्ट है कि यह AVR परिवार से संबंधित है, जिसका अर्थ है कि एक Arduino- संगत डिवाइस बनाना तुच्छ कार्य से अधिक है ...

हैकादे पर समाचार से , लेखक को पता चला कि वे पहले से ही ऐसा कर चुके हैं (वही लिंक कहता है कि क्या कनेक्ट करना है), जिसमें अर्दबॉय के लिए गेम चलाने का अवसर है:


लेकिन लेखक को डिवाइस पर खेलने के लिए नहीं, बल्कि अध्ययन करने के अवसर में अधिक रुचि है:

• सीरियल फ्लैश एसपीआई
• AVR के लिए डाउनलोडर
• मानक 802.15.4

लेखक ने एक पुस्तकालय (GPL v3) लिखकर शुरू किया जो आपको प्रदर्शन, प्रदर्शन पाठ और आयतों को आरंभ करने की अनुमति देता है, और एसपीआई इंटरफ़ेस के साथ फ्लैश मेमोरी भी एक्सेस करता है। फिर उन्होंने डिवाइस के व्यावहारिक उपयोग के लिए विचारों के साथ आना शुरू किया: एक पॉकेट-आकार VT-100-संगत टर्मिनल, मल्टी-प्लेयर गेम्स। तीनों उपकरणों का रीमेक बनाने के बाद, उन्होंने उन्हें "सिखाने" का फैसला किया कि कैसे "हवा के माध्यम से" रेखाचित्र प्राप्त किए जा सकते हैं। जो न केवल दिलचस्प होगा, बल्कि बहुत सुविधाजनक भी होगा: हर बार डिवाइस के मामले को खोलना मुश्किल होता है, और बैटरी कवर के तहत केवल ऐसे उद्घाटन होते हैं जो आपको एक JTAG प्रोग्रामर को बोर्ड से कनेक्ट करने की अनुमति देते हैं।



यह Arduino बूटलोडर को भरने के लिए पर्याप्त है, लेकिन एक स्केच नहीं - सीरियल पोर्ट वहां आउटपुट नहीं है, आप अभी भी मामले को खोलने के बिना नहीं कर सकते। इसके अलावा, पहले सीरियल पोर्ट के TX0 और RX0 लाइनों को कीबोर्ड मैट्रिक्स की पोलिंग लाइनों के साथ संरेखित किया जाता है, अर्थात्, जिनके साथ फ़ंक्शन कुंजियों को प्रदर्शन के किनारों पर चुना जाता है। लेकिन क्या करें - लेखक ने इसे बनाया:



वहां उन्होंने JTAG लाइनें निकालीं, और अब बैटरी डिब्बे को खोलना आवश्यक नहीं है। और रेखाचित्रों को भरने में सक्षम होने के लिए, मैंने दोनों सीरियल पोर्ट को एक ही कनेक्टर में लाया, जिसमें एक स्विच भी जोड़ा गया, क्योंकि जब बैटरी स्थापित की जाती है, तो डिवाइस को भौतिक रूप से अलग तरीके से बंद नहीं किया जा सकता है।

टांका लगाने वाले लोहे, एक लिपिक चाकू और गोंद बंदूक के साथ काम करने में काफी समय लगा। सामान्य तौर पर, "ओवर द एयर" स्केच डालना अधिक सुविधाजनक होता है, इसके लिए कुछ आविष्कार करना अत्यावश्यक है।

Arduino IDE स्केच में भरने के लिए avrdude का उपयोग करता है। यह STK500 प्रोटोकॉल के माध्यम से माइक्रोकंट्रोलर के साथ इंटरैक्ट करता है, जिससे आप दोनों दिशाओं में फाइल ट्रांसफर कर सकते हैं। यह उन चैनलों के साथ खराब संगत है जहां परिवर्तनशील विलंब, विरूपण और डेटा हानि संभव है। यदि धारावाहिक चैनल में कुछ छूट जाता है, तो आप किसी कारण की तलाश में पागल हो सकते हैं। एक बार जब लेखक को आधे दिन तक पीड़ा होती रही, जब तक उसे महसूस नहीं हुआ कि समस्या खराब केबल में है, साथ ही साथ CP2102 इंटरफ़ेस के कैप्रीक्रिएस कनवर्टर भी है। यहां तक ​​कि एक अंतर्निहित इंटरफ़ेस कनवर्टर के साथ एक माइक्रोकंट्रोलर, उदाहरण के लिए, ATmega32u4, कभी-कभी इतना शरारती हो सकता है। प्रत्येक Arduino उपयोगकर्ता ने देखा है कि स्केच अपलोड करते समय त्रुटियां इतनी दुर्लभ नहीं हैं। कभी-कभी रिकॉर्डिंग ठीक हो जाती है, और सत्यापन पढ़ने के दौरान एक त्रुटि का पता चलता है। इसका मतलब यह नहीं है कि लिखते समय कोई त्रुटि हुई थी - पढ़ने के दौरान विफलता थी। अब कल्पना करें कि जब "ओवर द एयर" काम करते हैं तो वही बात होगी, लेकिन बहुत बार।

इस समस्या को दूर करने के लिए विभिन्न तरीकों की कोशिश करने के बाद, लेखक निम्नलिखित के साथ आया। एसपीआई इंटरफ़ेस के साथ डिवाइस में 128-किलोबाइट फ्लैश मेमोरी है - हम तारों के माध्यम से डेटा प्राप्त करते हैं (याद रखें कि लेखक के पास पहले से ही कनेक्टर के साथ एक डिवाइस है), हम इस मेमोरी को बफर के रूप में उपयोग करते हैं, और एक रेडियो चैनल के माध्यम से दूसरे डिवाइस को डेटा भेजते हैं। साइबिको से ऐसा हैलो।

रेडियो चैनल के साथ काम करने के लिए कोड लिखने के बाद, साथ ही फ़ॉन्ट, बूटलोडर 4 किलोबाइट से अधिक लंबा हो गया। इसलिए, HFUSE मान को 0xDA से 0xD8 में बदलना पड़ा। अब बूटलोडर 8 किलोबाइट तक लंबा हो सकता है, और शुरुआती पता 0x1E000 हो गया है। यह मेकफाइल में परिलक्षित होता है, लेकिन बूटलोडर को एवरूड के साथ भरते समय इसे ध्यान में रखा जाना चाहिए।

ATmega128RFA1 में 802.15.4 मानक ट्रांसीवर, मूल रूप से ZigBee प्रोटोकॉल पर काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, जो कि जटिल है, इसलिए लेखक ने इसके बजाय केवल पैकेट संचारित करने का निर्णय लिया। यह ATmega128RFA1 में लागू किया गया हार्डवेयर है, इसलिए थोड़ा सा कोड आवश्यक है। इसके अलावा, सादगी के लिए, लेखक ने एक निश्चित चैनल का उपयोग करने का फैसला किया, उसे मैन्युअल रूप से चुनने से रोका। 802.15.4 मानक 16 चैनलों को 11 से 26 की संख्या के साथ समर्थन करता है। वे काफी भरा हुआ है, कुछ भी ओवरलैप वाईफाई चैनल (लाल ZigBee चैनल, नीला, हरा और पीला - वाईफाई) को दर्शाता है।



यह पता चला कि चैनल 15 और 26 वाईफाई से हस्तक्षेप करने के लिए कम से कम अतिसंवेदनशील हैं। लेखक ने उनमें से दूसरे को चुना। डिस्क्लेमर: अनुवादक को पता नहीं है कि क्या ZigBee इतना सरल है। शायद यह थोड़ा और अधिक प्रोग्रामिंग और इसके पूर्ण कार्यान्वयन के लायक है?

उपकरणों के पहले पर, एक राज्य मशीन को लागू करना आवश्यक है जो STK500 प्रोटोकॉल का उपयोग करके डेटा स्थानांतरित करता है। अधिकांश भाग के लिए, भेजे गए और प्राप्त संदेश आत्मनिर्भर हैं, लेकिन कुछ उन लोगों से जुड़े हैं जो पहले चैनल से गुजर चुके हैं। संवाद का विवरण यहां दिया गया है ।

इस संवाद का एक महत्वपूर्ण घटक गंतव्य डिवाइस की फ्लैश मेमोरी में लिखने के लिए इच्छित पैकेट का हस्तांतरण है। AVR परिवार के सरल माइक्रोकंट्रोलर्स का पृष्ठ आकार 128 बाइट्स होता है, लेकिन ATmega128RFA1 का आकार 256 होता है। और SPI प्रोटोकॉल के माध्यम से कनेक्ट होने वाली फ्लैश मेमोरी का आकार समान होता है। स्केच डालने पर पहले डिवाइस में प्रोग्राम तुरंत इसे दूसरे में स्थानांतरित नहीं करता है, लेकिन इसे इस मेमोरी में लिखता है। जब Arduino IDE रिकॉर्डिंग की शुद्धता की जांच करता है, तो वे इसे वहीं भेजते हैं जो वहां लिखा गया था। अब आपको हवा में प्राप्त डेटा को दूसरे डिवाइस पर स्थानांतरित करने की आवश्यकता है। उसी समय, रिसेप्शन से ट्रांसमिशन तक और इसके विपरीत स्विचिंग अक्सर होती है। STK500 प्रोटोकॉल देरी के प्रति उदासीन है, लेकिन डेटा हानि को बर्दाश्त नहीं करता है (अजीब है, लेकिन यह ऊपर कहा गया है कि डेटा ट्रांसमिशन में देरी भी प्रभावित करती है)। और वायरलेस ट्रांसमिशन में नुकसान अपरिहार्य हैं। ATmega128RFA1 में सही ट्रांसमिशन के बारे में संदेह के साथ बार-बार अनुरोधों का एक अंतर्निहित हार्डवेयर कार्यान्वयन है, लेकिन लेखक ने अपने दम पर उसी प्रोग्राम को लागू करने का निर्णय लिया। उन्होंने एक प्रोटोकॉल विकसित किया, जिसमें एक दिशा में बहुत अधिक डेटा दूसरे की तुलना में गुजरता है।

यह अपूर्ण है, लेकिन सब कुछ काम करता है। एक 256-बाइट पृष्ठ को चार खंडों में विभाजित किया गया है, जिनमें से प्रत्येक को पैकेट के रूप में हवा में प्रसारित किया जाता है। एक पैकेट में 125 बाइट के साथ-साथ एक बाइट - लंबाई और दो - सीआरसी तक होते हैं। इसलिए पृष्ठ और खंड संख्या (0 से 3 तक) के साथ एक साथ 64 बाइट्स के टुकड़े रखे जाते हैं। प्राप्त डिवाइस में, एक चर प्रदान किया जाता है जो आपको ट्रैक करने की अनुमति देता है कि कितने सेगमेंट प्राप्त हुए हैं, और जब चारों आते हैं, तो पुष्टिकरण डिवाइस को भेजा जाता है जो पूरे पृष्ठ को प्राप्त हुआ है। कोई पुष्टि नहीं (CRC मेल नहीं खाता) - पूरे पृष्ठ को फिर से भेजें। एक ही समय में गति केबल से संचारित होने की तुलना में और भी अधिक हो जाती है। देखें:


लेकिन वास्तव में, स्केच में भरने के लिए और उस पर केबल उपकरणों को जोड़ने के लिए एक सुविधाजनक तरीका प्रदान करना आवश्यक होगा। उदाहरण के लिए, CP2102 पर इस तरह के एक इंटरफेस कनवर्टर को फोटो में रखें, और इसे बोर्ड पर चिपका दें ताकि माइक्रो यूएसबी केबल को कनेक्ट और डिस्कनेक्ट करते समय यह बल का सामना कर सके।



इसमें 3.3-वोल्ट स्टेबलाइज़र भी है (और 6-वोल्ट पावर सप्लाई वाले डिवाइस में इसका उपयोग कैसे करें - यदि केवल एक ही स्टेबलाइज़र है, और आप स्वचालित रूप से चुनने के लिए दो डायोड जोड़ सकते हैं कि कौन सा डिवाइस से संचालित होगा)। सभी तीन एल ई डी को इंटरफ़ेस कनवर्टर बोर्ड से हटा दिया जाना चाहिए, अन्यथा वे अतिरिक्त रूप से बैटरी को लोड करेंगे जब उनसे काम करेंगे, और कीबोर्ड मतदान में भी हस्तक्षेप करेंगे और एसपीआई इंटरफेस के साथ फ्लैश मेमोरी के साथ काम करेंगे।

लक्ष्य का पीछा करना उसकी उपलब्धि से भी अधिक दिलचस्प निकला (और आपको बस के बारे में मजाक की आवश्यकता नहीं है)। लेखक ने AVR के लिए बूटलोडर्स के बारे में बहुत कुछ सीखा, SPI, STK500 प्रोटोकॉल और 802.15.4 मानक के साथ फ्लैश मेमोरी।

ऊपर वर्णित पुस्तकालय के अलावा अन्य सभी कोड यहां है , और यह जीपीएल v3 के तहत भी है। लेखक का ट्विटर यहाँ है