In-System-Programmierung
Die In-System-Programmierung (ISP), auch englisch
(ICSP), ermöglicht das Programmieren einer Logischen Schaltung direkt im Einsatzsystem. Dazu wird meist eine einfache serielle Verbindung genutzt, z. B. JTAG oder SPI.[1]
Der Vorteil der In-System-Programmierung ist, dass der zu programmierende Schaltkreis nicht mehr aus dem Zielsystem entfernt werden muss. Er wird weniger mechanisch belastet und der gesamte Programmiervorgang ist schneller.
Methoden
Programmierung mit seriellen Schnittstellen
Zur Programmierung über zusätzliche serielle Schnittstellen wird ein In-System-Programmer (ISP), gelegentlich auch In-Circuit-Programmer, benutzt, der üblicherweise eine kleine Zusatzhardware darstellt, mit der sich dafür ausgelegte programmierbare Elektronikbausteine im eingebauten Zustand programmieren lassen. Programmieren in diesem Zusammenhang bedeutet, dass ein zuvor erstelltes Programm und/oder Daten in den internen, nichtflüchtigen Speicher (z. B. ein internes EEPROM oder Flash-Speicher) eines Elektronikbausteins geschrieben werden. Die eventuelle noch nötige Bereitstellung von höherer Programmierspannung erfolgt im Microprozessor selbst.
Programmierung mit Bootloader
Die weit seltenere und aufwändigere Neuprogrammierung über USB ist vergleichbar mit einem (Device) Firmware Upgrade das vor allem in Konsumerelektronikprodukten möglich ist. Es kommt ohne spezielle Hardware aus, braucht aber einen Bootloader, quasi das Programm zum Programmladen und für die USB-Kommunikation. Vor der ersten In-System-Programmierung mit USB muss er dem Mikrokontroller auf herkömmlichem Weg über ein Programmiergerät zukommen. Er kann aber schon im Werk vorprogrammiert werden.[2][3]
Anwendung
Typischerweise handelt es sich bei den zu programmierenden Bausteinen um Mikrocontroller, System-on-a-Chip-Bausteine (SoC) oder um „einfache“ Speicher, deren Daten programmiert werden. Sie müssen sich z. B. von außen, durch den ISP, in einen Programmiermodus versetzen lassen.
Ein In-System-Programmer besitzt üblicherweise eine Steckverbindung, die auf den zu programmierenden, eingebauten Baustein aufgesteckt wird oder an einen extra für diesen Zweck auf der Leiterplatte vorgesehenen Anschluss angesteckt wird. Der In-System-Programmer bezieht seine Daten üblicherweise von einem PC, mit dem er ebenfalls verbunden ist. Im Normalfall übernimmt eine Software auf dem PC die gesamte Steuerung des Programmierablaufs, so dass der ISP recht einfach und preiswert gehalten werden kann. Er setzt in diesem Fall die Spannungspegel vom PC in für den Baustein geeignete Werte um.
Die Steuersoftware auf dem PC ist häufig in eine entsprechende Programmierumgebung zur Softwareerstellung für den spezifischen Baustein integriert. Häufig kann die ISP-Hardware und die PC-Software auch die bereits im Baustein vorhandenen Daten auslesen, z. B. zur Kontrolle eines Programmiervorgangs.
Features
Weiterhin lassen sich mit einem ISP, soweit vorhanden, auch spezielle Funktionen des Elektronikbausteins schalten. So zum Beispiel sogenannte Fuse-Bits, die festlegen, ob ein einmal geschriebenes Programm permanent, nicht mehr überschreibbar ist, oder das Programm von außen ausgelesen werden darf.
Auswirkung
In-System-Programmierbarkeit ist eine wichtige Eigenschaft von Systemen, besonders in der Entwicklungsphase und bei der Wartung. Sie spart das ständige Auswechseln, eventuell sogar verbunden mit Auslöten, des zu programmierenden Bausteins. Nicht alle Systeme, die in system programmierbar sind, benötigen dazu einen zusätzlichen In-System-Programmer. Gerade bei Consumer-Hardware ist es üblich geworden, dass die Firmware dieser Geräte ohne Zusatzhardware ‚geflasht‘, das heißt neu eingespielt, werden kann.
Möglich wurde ISP durch die Integration von Flash-Speicher und Mikrocontroller.
Beispiele
Beispiele für ISP-fähige Bausteine:
Siehe auch
Weblinks
- ISP für MSP430 von TI
- ISP für beliebige I2C/SPI EEPROMs via Ethernet-Schnittstelle
- Aktuelle ISP-Programmer im Vergleich
- Überblick über alle gängigen AVR-ISP
Einzelnachweise
- ↑ ISP auf mikrocontroller.net
- ↑ AVR_In_System_Programmer auf mikrocontroller.net
- ↑ USB DFU Bootloaders (PDF-Datei; 853 kB) für AVR Microcontroller von Atmel
