hc08prog

Программатор flash‑памяти микроконтроллера MC68HC908JB8 (семейство HC08, Motorola/Freescale) для Linux. Состоит из программы для KDE 3 и простого адаптера на MAX232, который подключается к COM‑порту компьютера. Работает через ROM‑монитор, встроенный в микроконтроллер, поэтому заранее записывать в него загрузчик не нужно. Написан в 2007–2009 годах.

Возможности

• Вход в режим монитора: передача 8‑байтового кода защиты и проверка результата (индикатор Security check: зелёный — доступ к flash открыт, красный — код не подошёл).
• Чтение, программирование и верификация flash ($DC00–$FBFF, 8 КБ) и векторов прерываний ($FFF0–$FFFF). При ошибке верификации выводится окно с адресом.
• Полное стирание flash (после подтверждения).
• Чтение и запись RAM ($0040–$013F).
• Загрузка прошивки из файла Motorola S‑record (*.s19, *.sx): записи раскладываются по буферам flash, векторов и RAM, контрольные суммы проверяются.
• Просмотр буферов RAM, flash и векторов в hex‑виде.
• Проверка связи миганием светодиодов на выводах PTD0 и PTD1 целевой платы.
• Сброс микроконтроллера линией DTR.

Как это работает

Если при выходе из сброса на вывод ~IRQ подано повышенное напряжение, микроконтроллер запускает не прошивку, а ROM‑монитор. Адаптер держит это напряжение на ~IRQ постоянно, а сбросом управляет программа через линию DTR.

Монитор общается с компьютером по одному проводу (линия DAT) на скорости 9600 бод, 8N1. Адаптер сводит на эту линию и передатчик, и приёмник COM‑порта, поэтому каждый отправленный байт возвращается дважды: сначала «аппаратное» эхо с самой линии, затем эхо монитора. Программа проверяет оба.

Сразу после сброса программа передаёт 8 байт кода защиты. Монитор сравнивает их с байтами $FFF6–$FFFD во flash. Если они совпали, доступ к flash открыт и бит 6 байта по адресу $0040 установлен — по нему программа и включает индикатор.

Команды монитора, которыми пользуется программа:

Код	Команда
$4A	READ — прочитать байт по адресу
$49	WRITE — записать байт по адресу
$1A	IREAD — прочитать два следующих байта
$19	IWRITE — записать следующий байт
$0C	READSP — прочитать указатель стека
$28	RUN — выйти из монитора и выполнить программу

Монитор умеет только читать и писать память, поэтому flash программируется подпрограммами, зашитыми в ПЗУ микроконтроллера. Программа снимает защиту flash (FLBPR = $FF), записывает частоту шины в переменную CPUSPD и для каждого блока в 64 байта:

1. загружает данные блока в буфер RAM $004C–$008B, а адрес его последнего байта — в переменную LADDR;
2. кладёт в RAM по адресу $0040 заглушку из трёх команд: LDHX #адрес, JSR $FC09, SWI;
3. заменяет в кадре стека монитора адрес возврата на $0040 и подаёт команду RUN. Заглушка вызывает подпрограмму записи из ПЗУ, а SWI возвращает управление монитору.

Блоки, целиком состоящие из $FF, пропускаются. Верификация устроена так же, но вызывает $FC03, а затем читает из стека регистр CCR: сброшенный флаг C означает расхождение. Полное стирание — вызов $FC06 с битом 6 в переменной CTRLBYT.

Карта памяти MC68HC908JB8 (как в src/serialio.h):

Область	Адреса
RAM	$0040–$013F
Заглушка, которую запускает программа	с $0040
Переменные подпрограмм ПЗУ CTRLBYT, CPUSPD, LADDR	$0048, $0049, $004A–$004B
Буфер данных подпрограмм ПЗУ	$004C–$008B
Flash	$DC00–$FBFF
ПЗУ монитора	$FC00–$FDFF, $FE10–$FFDF
Регистры flash FLCR, FLBPR	$FE08, $FE09
Векторы прерываний	$FFF0–$FFFF

Адаптер

Уровни RS‑232 преобразует MAX232 (IC1).

• DAT. Линия подтянута к VCC резистором R4. Сигнал TXD проходит через приёмник MAX232 и диод D1, который может только прижать DAT к нулю, поэтому линию по очереди используют и компьютер, и микроконтроллер. Состояние DAT через передатчик MAX232 попадает на RXD — отсюда «аппаратное» эхо.
• ~RST. Сигнал DTR через приёмник MAX232 подаётся на ~RST (подтяжка — R3): пока DTR включена, микроконтроллер в сбросе.
• ~IRQ. Повышенное напряжение для входа в монитор берётся с вывода V+ MAX232 через резистор R2. Стабилитрон D2 ограничивает его, конденсатор C7 сглаживает.
• Питание. +7 В с контакта 5 разъёма PC через предохранитель F1 и стабилизатор 7805 (IC2) превращаются в +5 В (VCC). VCC выведено и на контакт 2 разъёма ICD. Зелёный светодиод LED1 показывает наличие питания.

Разъёмы (5 контактов):

Контакт	ICD (к микроконтроллеру)	PC (к COM‑порту)
1	GND	GND
2	VCC (+5 В)	RXD
3	~IRQ	TXD
4	~RST	DTR
5	DAT	+7 В

Детали: MAX232, стабилизатор 7805L, предохранитель F1, зелёный светодиод, резисторы 220 Ом (R1), 2 кОм (R2), 10 кОм (R3, R4), конденсаторы 1 мкФ (C1–C5, C7), 10 мкФ (C6), 100 нФ (C8), диод D1, стабилитрон D2.

Плата односторонняя:

Разводка

Сторона компонентов с маркировкой

Изготовление платы

1. Рисунок дорожек на меди перед травлением	2. После травления
3. После лужения	4. Сторона пайки после монтажа

Программа

В окне программы — hex‑просмотр трёх буферов (RAM, flash и векторы), индикатор прогресса и кнопки. В надписях интерфейса flash называется «EEPROM».

Кнопка	Действие
Enter Monitor mode	открыть порт, передать код защиты, показать результат на индикаторе Security check
Read EEPROM	прочитать flash и векторы в буферы
Prog EEPROM	записать в flash буферы flash и векторов
Verify EEPROM	сверить flash и векторы с буферами
Erase EEPROM	стереть всю flash
Read from RAM	прочитать RAM в буфер
Write to RAM	записать буфер в RAM
Load from S19	загрузить файл S‑record в буферы
Save to S19	не реализовано
LED Flash Test	семь раз мигнуть светодиодами на PTD0 и PTD1
Reset microcontroller	сбросить микроконтроллер линией DTR

Обычный порядок прошивки: Enter Monitor mode → Load from S19 → Erase EEPROM → Prog EEPROM → Verify EEPROM.

Ход работы и ошибки программа пишет в консоль (qDebug), поэтому её удобно запускать из терминала.

Настройка

Параметров командной строки нет, всё задаётся в исходниках:

Что	Где	По умолчанию
Последовательный порт	src/hc08progwidget.cpp, buttonEnterMonitor_clicked()	/dev/ttyS0
Код защиты	там же, securityBytes	FF FF FF FF DF D6 FF FF
Модель микроконтроллера	src/serialio.h, #define JB8 / JB12 / JB16	JB8
Скорость порта	src/serialio.h, SPEED	9600 бод для JB8, 19200 для JB12 и JB16
Частота шины (для CPUSPD)	src/serialio.h, BUS_SPEED	3 МГц для JB8 (кварц 6 МГц), 6 МГц для JB12 и JB16 (кварц 12 МГц)

Код защиты должен совпадать с байтами $FFF6–$FFFD прошивки, которая сейчас записана в микроконтроллер. В исходниках стоит код прошивки «usbgadget» автора (рядом в комментарии — код «usbgadget2»). У стёртого микроконтроллера все восемь байт равны $FF.

Для JB12 и JB16 в src/serialio.h заданы свои адреса RAM, flash, векторов и переменных подпрограмм ПЗУ.

Сборка

Нужны g++, make, Qt 3 и kdelibs 3 (KDE 3.5) с заголовочными файлами. В современных дистрибутивах KDE 3 нет, поэтому собирать проще в виртуальной машине или контейнере со старым дистрибутивом, где есть KDE 3.5.

Файлы, которые генерирует autotools (configure, Makefile.in и другие), уже лежат в репозитории:

./configure
make
sudo make install

Пересоздать их командой make -f Makefile.cvs можно только autotools тех лет: admin/cvs.sh принимает autoconf 2.5x–2.6x и automake 1.6–1.10.

Проект разрабатывался в KDevelop 3, его файл — hc08prog.kdevelop.

Пользователю нужны права на чтение и запись порта. Обычно достаточно добавить его в группу dialout и перелогиниться:

sudo usermod -aG dialout "$USER"

Ограничения

• Порт, код защиты и модель микроконтроллера задаются только в исходниках. Поле «Security Code» в окне пока ни на что не влияет.
• Сохранение в S19 («Save to S19») не реализовано.
• Из файлов S‑record берутся только записи S1 (16‑битные адреса).
• Ошибки видны в основном только в консоли.
• Программа рассчитана на Linux (termios) и KDE 3.

Исходники

Файл	Назначение
src/main.cpp	main(): сведения о программе, запуск приложения KDE
src/hc08prog.h, src/hc08prog.cpp	главное окно (KMainWindow)
src/hc08progwidgetbase.ui	форма окна (Qt Designer)
src/hc08progwidget.h, src/hc08progwidget.cpp	обработчики кнопок; буферы RAM, flash и векторов; раскладка S‑записей по буферам
src/serialio.h, src/serialio.cpp	порт (termios), команды монитора, чтение и запись RAM, программирование, верификация и стирание flash; карты памяти JB8, JB12, JB16
src/srecord.h, src/srecord.cpp	чтение файлов Motorola S‑record (S0, S1, S9) с проверкой контрольных сумм
src/qhexview.h, src/qhexview.cpp	виджет hex‑просмотра на QGridView
src/hc08progui.rc, src/hc08prog.desktop, src/hi*-app-hc08prog.png	меню, ярлык и значки для KDE
admin/, configure.in.in, Makefile.am, Makefile.cvs	система сборки KDE 3 (autotools)
hc08prog.kdevelop	проект KDevelop 3
photos/	схема, разводка и фотографии платы адаптера

Лицензия

GNU General Public License версии 2 или (на ваш выбор) любой более поздней, см. COPYING.

© 2007–2009 Oleg Khudyakov (Олег Худяков), prcoder@gmail.com