Что такое фьюзы в микроконтроллере

Фьюзы микроконтроллеров AVR – как и с чем их едят

Что же такое FUSE биты? Слова вроде бы знакомые, но многие толком и не знают их предназначение, ставят галочки и прошивают, работает устройство да и ладно. Я вам хочу рассказать немного про эти FUSE биты. FUSE биты (фьюзы) – ну если по простому, то они настраивают определенные параметры микроконтроллеров, это некий инструмент для их тонкой настройки Фьюзы включают или настраивают такие параметры как:
— частота генератора, внешний или внутренний генератор
— запрет на чтение прошивки микроконтроллера
— включение или выключение таймеров
— деление частоты кварцевого генератора
— защита EEPROOM от стирания
…и так далее. У каждого микроконтроллера выставляются свои фьюзы, у разных микроконтроллеров разный список фьюзов, например в ATmega8 нет фьюза CKOUT, но он присутствует в ATtiny2313. В даташитах к микроконтроллерам все эти фьюзы расписаны. Главное правило при работе с фьюзами – не торопиться их выставлять, если вы точно не уверены в правильности своих действий. Теперь распишем названия некоторых фьюзов, их обозначения и то, на что они влияют. Вообще, есть фьюзы для защиты программы от копирования (лок-биты), фьюзы, устанавливающие определенные функции, а так же так называемые «старшие» и «младшие» байты. Самый популярный фьюз, который выставляется практически всегда, это: CKSEL , таких фьюзов с разными буквами всего четыре, это группа CKSEL 0, CKSEL 1, CKSEL 2 и CKSEL 3 , определяют частоту тактового генератора, и его тип, тактовые импульсы необходимы для работы практически любого микроконтроллера. Во многих микроконтроллерах есть внутренний генератор, но мы можем подключить внешний и фьюзы выставить для работы от внешнего генератора. Внешний кварцевый резонатор подключается на выводы XTAL 1 и XTAL 2 , кроме того припаивается пара конденсаторов ~20пф одним концом на кварц, другим на минус. Если допустить ошибку при установке этих фьюзов, то микроконтроллер может «заблокироваться» для того чтобы восстановить контроллер, подают тактовый сигнал на ногу XTAL1, на данный момент придумано не мало схем для восстановления контроллеров, залоченных таким образом. Этот генератор можно сделать практически из любой логики или даже из таймера 555. Есть простые схемы, с использованием 1 транзистора, пары резисторов и кварцевого резонатора, и более сложные, на микросхемах типа К155ЛА3. Данные способы 100% оживляют контроллеры с таким дефектом Группа фьюзов SUT1 и SUT0 — fuse биты, управляющие режимом запуска тактовых генераторов МК, а так же задают скорость старта МК после подачи питания. Связаны с фьюзами CKSEL, а именно CKSEL0. CKOPT — бит, определяет работу встроенного генератора для работы с кварцевыми резонаторами, устанавливает «амплитуду» колебаний тактового сигнала на кварце. Данный бит программируется достаточно часто. RSTDISBL – очень опасный фьюз, ошибочная установка может отключить вывод RESET, после чего пропадет возможность программирования ISP программатором. Бит RSTDISBL превращает вывод RESET в порт ввода-вывода. SPIEN – фьюз, который разрешает работу МК по интерфейсу SPI. Все микроконтроллеры выпускаются с уже установленным битом SPIEN. Считается опасным фьюзом. EESAVE — Удобно читать как EEPROOM SAVE, дословно означает «сохранить EEPROOM», данный фьюз защищает EEPROM от стирания. Например когда в очередной раз заливаете прошивку в контроллер, можно поставить EESAVE = 0, и при стирании МК EEPROOM останется не тронутым. BOOTSZ , состоит из группы битов BOOTSZ1 и BOOTSZ0, определяют размер области памяти записываемых программ, связан с битом BOOTRST. BOOTRST, определяет адрес, с которого и будет начато исполнение программы. Если бит установлен т.е. если BOOTRST = 0, то начало программы будет с адреса области загрузчика (Boot Loader). BODEN — бит, который при выставлении (BODEN=0), будет контролировать за питающим напряжением, на предельно низких напряжениях микроконтроллер может перезапускаться, глючить и так далее. Связан с BODLEVEL. BODLEVEL . — определяет момент срабатывания детектора уровня питающего напряжения, при снижении напряжения питания ниже уровня, произойдет «перезагрузка» контроллера. SELFPRGEN — бит, который разрешает (SELFPRGEN=0) или запрещает (SELFPRGEN =1) программе производить запись в память. OCDEN – данный фьюз разрешает или запрещает чтение программы из памяти контроллера. Я как то упоминал в своих статьях про то, что в некоторых программах фьюзы выставляются зеркально. Запомните, запрограммированный фьюз=0 , а не запрограммированный=1. В программах Algorithm Builder, UniProf фьюзы выставляются одним образом, а в программах PonyProg, CodeVisionAVR, AVR Studio, SinaProg и некоторых других, фьюзы нужно выставлять зеркально по сравнению с предыдущим списком программ. Уже давно на просторах Интернета появились так называемые «калькуляторы фьюзов», это специальные приложения, призванные помочь в конфигурировании микроконтроллера. Приложение интуитивно понятное, думаю разберетесь, в списке контроллеров выбираем нужный нам МК, далее выбираем необходимые функции, а ниже выставляются галочки фьюзов, все очень просто. Данные приложения очень удобны, т.к. например в последнее время очень часто авторы своих проектов значения фьюзов пишут непонятными буквами или цифрами, или же словами, новичку не понятно, что это значит и какие фьюзы при этом нужно выставлять, (часто можно встретить комментарий к статье «а какие фьюзы выставлять?»). Калькулятор фьюзов нам в этом плане очень сильно помогает. Думаю что теперь, если у вас спросят «что такое фьюзы, и зачем они нужны?», вы сможете объяснить человеку их назначение, а пока, на этом все!

Теги:

Романов. А.С. Опубликована: 2012 г. 0 3

Вознаградить Я собрал 0 1

Оценить статью

• Техническая грамотность

Оценить Сбросить

Средний балл статьи: 5 Проголосовало: 1 чел.

Биты защиты. Разбираем способы защиты микроконтроллеров

Ес­ли ты занимал­ся мик­рокон­трол­лерами, то, конеч­но, слы­шал о битах кон­фигура­ции. Для раз­ных семей­ств они называ­ются по‑раз­ному: в AVR это фьюзы, а в PIC — кон­фигура­цион­ное сло­во. Сегод­ня мы раз­берем­ся с ними попод­робнее, а еще рас­смот­рим их при­мене­ние для защиты про­шив­ки в кон­трол­лере. И это не был бы «Хакер», если бы мы не показа­ли спо­собы обхо­да такой защиты. Поеха­ли!

info

Ре­комен­дую озна­комить­ся с мо­ей прош­лой стать­ей, в которой более под­робно опи­саны мик­рокон­трол­леры, о которых говорит­ся ниже.

AVR

В семей­стве AVR для нас­трой­ки при­меня­ются фьюзы. Фьюзы (от англ. fuse — пре­дох­ранитель) — это осо­бые биты в мик­рокон­трол­лере, которые, как и все биты, хра­нят информа­цию. Их основные осо­бен­ности сле­дующие:

• они хра­нят­ся и про­шива­ются отдель­но от осталь­ной памяти;
• из­меня­ются толь­ко извне;
• уп­равля­ют работой мик­рокон­трол­лера на самом низ­ком уров­не.

Луч­ше все­го их мож­но объ­яснить на при­мере дозимет­ра РКСБ-104.

Ос­новная нас­трой­ка его выпол­нялась одним перек­лючате­лем на перед­ней панели. А вот более тон­кие нас­трой­ки тре­бова­ли снять защит­ную крыш­ку с зад­ней стен­ки и вос­поль­зовать­ся малень­кими перек­лючате­лями (белые посере­дине).

В AVR эти биты для удобс­тва соеди­няют­ся в бай­ты: стар­ший, млад­ший, защит­ный и допол­нитель­ный. К каж­дому биту мож­но получить дос­туп по прин­ципу байт → бит. Млад­ший байт обыч­но отве­чает за так­тирова­ние, а стар­ший — за плюш­ки. Биты отли­чают­ся от чипа к чипу, поэто­му с каж­дым чипом в иде­але сто­ит раз­бирать­ся отдель­но с помощью докумен­тации.

Зна­чение битов в этом семей­стве инверти­рова­но: 1 зна­чит, что бит стерт, а 0 — что уста­нов­лен. Но вот прог­раммы для про­шив­ки МК работа­ют по‑раз­ному. Для раз­ных прог­рамм нуж­но уточ­нять логику работы с фьюза­ми.

Что могут фьюзы в этом семей­стве МК:

• уп­равле­ние так­тирова­нием (час­тота генера­тора, внеш­ний или внут­ренний генера­тор);
• раз­решение на чте­ние про­шив­ки мик­рокон­трол­лера (самое инте­рес­ное, но об этом поз­же);
• уп­равле­ние тай­мерами;
• за­щита EEPROM;
• бо­лее спе­цифич­ные фун­кции, их надо уточ­нять к кон­крет­ному чипу.

Са­мые «популяр­ные» биты:

• CKSEL — их четыре, и они отве­чают за так­тирова­ние;
• SUT — их два, и они управля­ют режимом запус­ка так­тирова­ния;
• CKOPT — кон­фигури­рует внут­ренний генера­тор;
• RSTDISBL — режим работы нож­ки RESET МК;
• SPIEN — раз­решение SPI;
• EESAVE — защита EEPROM;
• BOOTRST — адрес, отку­да начать исполнять код;
• BODEN — кон­троль питания;
• SELFPRGEN — раз­решение записи в память изнутри;
• OCDEN — вот он, бит, раз­реша­ющий чте­ние про­шив­ки.

Счи­тыва­ют фьюзы обыч­но не вруч­ную, а с помощью спе­циаль­ных каль­кулято­ров. Вот один из них — Fusecalc.

Софт

warning

При работе с фьюза­ми будь пре­дель­но вни­мате­лен. Неп­равиль­но выс­тавлен­ный бит может прев­ратить чип в «кир­пич». Перед про­шив­кой уточ­няй логику работы с фьюза­ми в тво­ей прог­рамме.

Linux

Я обыч­но работал с прог­раммой avrdude. При­веду пару команд без допол­нитель­ных парамет­ров (чип, прог­рамма­тор). Счи­тыва­ние про­шив­ки из чипа в файл:

$ avrdude -U flash: r: flash_ dump. hex: i

Счи­тыва­ние энер­гонеза­виси­мой памяти в файл:

$ avrdude -U eeprom: r: eeprom_ dump. raw: r

За­пись про­шив­ки из фай­ла в чип:

$ avrdude -U flash: w: flash_ dump. hex

За­пись энер­гонеза­виси­мой памяти из фай­ла:

$ avrdude -U eeprom: w: eeprom_ dump. raw

За­пись фьюзов ( 0xc3 -> lfuse ; 0x99 -> hfuse ):

$ avrdude -U lfuse: w: 0xc3: m -U hfuse: w: 0x99: m

Чте­ние фьюзов в фай­лы:

$ avrdude -U hfuse: r: hfuse. txt: h -U lfuse: r: lfuse. txt: h

Есть допол­нитель­ные парамет­ры -с и -p . Пер­вый отве­чает за прог­рамма­тор, а вто­рой — за чип. В качес­тве при­мера — коман­да для про­шив­ки кон­трол­лера ATmega328p с помощью USBASP:

$ avrdude -U flash: w: flash_ dump. hex -c usbasp -p m328p

В коман­дах есть стран­ные стро­ки вида flash: w: flash_dump. hex . Это стро­ки в спе­циаль­ном фор­мате для avrdude . Для чего такое решение — не знаю ни я, ни кто‑либо еще.

Час­ти этих строк раз­делены дво­ето­чиями:

• пер­вая часть — область памяти в МК (нап­ример, flash или lfuse );
• вто­рая — нап­равле­ние ( w — write или r — read);
• третья — файл на локаль­ном устрой­стве (нап­ример, файл с про­шив­кой);
• пос­ледняя (опци­ональ­ная) — фор­мат фай­ла (нап­ример, r — raw или i — ihex, инте­лов­ский шес­тнад­цатерич­ный).

Бо­лее спе­цифич­ные слу­чаи при­мене­ния этой стро­ки выходят за рам­ки дан­ной статьи.

Windows

Окон­щики обыч­но поль­зуют­ся прог­рамма­ми с GUI. Нап­ример, AvrDude GUI.

Пер­вая вклад­ка пред­назна­чена для заг­рузки про­шив­ки. Мы видим и можем выб­рать целевое устрой­ство, фор­мат фай­лов про­шив­ки и пути к самим фай­лам. Один пред­назна­чен для прог­раммы, дру­гой — для энер­гонеза­виси­мой памяти.

Вто­рая вклад­ка кон­фигури­рует прог­рамма­тор: какая исполь­зует­ся модель и на каком пор­те она сидит.

Вклад­ка управле­ния защит­ными битами.

А вот наконец и фьюзы. Зада­ются они как бай­ты.

Как видишь, все прос­то, и исполь­зовать фьюзы мож­но, даже не откры­вая тер­минал!

info

На Arduino мож­но кон­фигури­ровать МК, не задумы­ваясь о работе фьюзов. Этим занима­ется Arduino IDE в авто­мати­чес­ком режиме.

STM

В семей­стве STM для задания кон­фигура­ции исполь­зуют­ся биты в спе­циаль­ных регис­трах. Информа­цию об этих регис­трах и их наз­начении ищи в докумен­тации. Менять зна­чения этих регис­тров мож­но и нуж­но на ходу, но, в отли­чие от AVR, кон­фигури­рует­ся тут не толь­ко самое низ­коуров­невое (так­тирова­ние, нап­ример), но и вся­кая мел­кая перифе­рия.

Нас­тра­ивать надо мно­го, даже если про­ект в духе Hello world, поэто­му обыч­но это дела­ется не руч­ной записью регис­тров, а с помощью кра­сиво­го и мощ­ного соф­та.

Продолжение доступно только участникам

Вариант 1. Присоединись к сообществу «Xakep.ru», чтобы читать все материалы на сайте

Членство в сообществе в течение указанного срока откроет тебе доступ ко ВСЕМ материалам «Хакера», позволит скачивать выпуски в PDF, отключит рекламу на сайте и увеличит личную накопительную скидку! Подробнее

Вариант 2. Открой один материал

Заинтересовала статья, но нет возможности стать членом клуба «Xakep.ru»? Тогда этот вариант для тебя! Обрати внимание: этот способ подходит только для статей, опубликованных более двух месяцев назад.

Начинающим О Фьюзах (Fuse Bits)

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Поделиться

Последние посетители 0 пользователей онлайн

• Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу

• Ответов 374
• Создана 14 г
• Последний ответ 30 июль

Топ авторов темы

Популярные посты

Berg

не не, ATMega328, ATMega168, ATMega88 и ряд других «мег» имеет CLKDIV8 (Divide clock by 8) , при чем установленный по умолчанию.

Zheka

Что же такое FUSE биты? Слова вроде бы знакомые, но многие толком и не знают их предназначение, ставят галочки и прошивают, работает устройство да и ладно. Я вам хочу рассказать немного про эти FUSE б

Jozik

можешь собрать сам генератор.. или просто к программатору кварц прицепи. если сам паял «программка» в каком смысле? там на ножку должны приходить импульсы. разьве только на другом мк напиши себе г

Изображения в теме

Сообщения

А вы уверены что это были автоматы, а не рубильники?

Можно не на фоне монитора фото?

Почему на 3 такой шум? С6 смотрите.

Хотя звучит неплохо. Ну, хорошо. Согласен. Уговорил. А какая самая «прямая» из выходных? Вообще-то все они «кривые». Ну, то такое.

Малина, это одноплатный компьютер Raspberry )))) Он запитан через эту плату, и я думал, что задержка будет начинать отсчет после размыкания контактов переключателя. Тут же она стартует сразу, но пока переключатель замкнут не отключает реле пока контакт замкнут

Про Ардуино и не только

Сегодня я хочу рассказать о том, что такое фьюзы, за что они отвечают и как их можно прочитать и записать в Ардуино. Рекомендую также заглянуть в предыдущую публикацию, т.к. работа с фьюзами возможна только через программатор.

Фьюзы (от английского Fuse bits) — это конфигурационные биты микроконтроллера, отвечающие за его предварительную настройку. Эти биты расположены в отдельном адресном пространстве, доступном только при программировании. Биты объединяются в конфигурационные байты и их состав зависит от конкретной модели микроконтроллера.

При работе с конфигурационными битами нужно помнить один важный момент: если бит содержит логическую единицу, то это означает что он не запрограммирован, соответственно, запрограммированный конфигурационный бит содержит логический ноль. Такая логика основана на принципе хранения данных в EEPROM: чистая микросхема памяти содержит во всех ячейках единицы, а термин запрограммирована по отношению к такой ячейке означает, что в нее записали ноль.

Фьюзы ATmega328 / ATmega328p

Микроконтроллеры ATmega328 и ATmega328p, на базе которых построено большинство плат семейства Ардуино, имеют 3 байта конфигурации: младший, старший и дополнительный. Их описание приведено ниже в таблицах.

Младший конфигурационный байт ATmega328/P

Номер бита	Навание	Описание	Значение по умолчанию
7	CKDIV8	Divide clock by 8	0 (запрограммирован)
6	CKOUT	Clock output	1 (не запрограммирован)
5	SUT1	Select start-up time	1 (не запрограммирован)
4	SUT0	Select start-up time	0 (запрограммирован)
3	CKSEL3	Select Clock source	0 (запрограммирован)
2	CKSEL2	Select Clock source	0 (запрограммирован)
1	CKSEL1	Select Clock source	1 (не запрограммирован)
0	CKSEL0	Select Clock source	0 (запрограммирован)

Старший конфигурационный байт ATmega328/P

Номер бита	Навание	Описание	Значение по умолчанию
7	RSTDISBL	External Reset Disable	1 (не запрограммирован)
6	DWEN	debugWIRE Enable	1 (не запрограммирован)
5	SPIEN	Enable Serial Program and Data Downloading	0 (запрограммирован)
4	WDTON	Watchdog Timer Always On	1 (не запрограммирован)
3	EESAVE	EEPROM memory is preserved through the Chip Erase	1 (не запрограммирован)
2	BOOTSZ1	Select Boot Size	0 (запрограммирован)
1	BOOTSZ0	Select Boot Size	0 (запрограммирован)
0	BOOTRST	Select Reset Vector	0 (запрограммирован)

Дополнительный конфигурационный байт ATmega328/P

Номер бита	Навание	Описание	Значение по умолчанию
7	—	—	1
6	—	—	1
5	—	—	1
4	—	—	1
3	—	—	1
2	BODLEVEL2	Brown-out Detector trigger level	1 (не запрограммирован)
1	BODLEVEL1	Brown-out Detector trigger level	1 (не запрограммирован)
0	BODLEVEL0	Brown-out Detector trigger level	1 (не запрограммирован)

Таким образом, значения конфигурационных байтов в ATmega328/P по умолчанию: Low: 0x62, High: 0xD9, Extended: 0xFF. Обратите внимание, это значения именно для «чистого» микроконтроллера ATmega328/P , а не для Ардуино. Значения фьюзов для Ардуино можно найти в файле Arduino_dir\hardware\arduino\avr\Boards.txt, где Arduino_dir — это путь к IDE Arduino. Откройте файл в текстовом редакторе и найдите интересующую плату по названию, чуть ниже будет информация о фьюзах:

uno.name=Arduino/Genuino Uno
.
uno.bootloader.low_fuses=0xFF
uno.bootloader.high_fuses=0xDE
uno.bootloader.extended_fuses=0x05

Для расшифровки шестнадцатеричных значений конфигурационных байтов удобно использовать онлайн калькулятор Engbedded Atmel AVR® Fuse Calculator:

Выберите модель микроконтроллера и введите значения фьюзов в соответствующие поля внизу страницы в разделе Current settings — введенные значения будут моментально расшифрованы и представлены в удобном виде. И, наоборот, можно изменить конфигурацию битов в разделах Manual fuse bits configuration и Feature configuration и получить значения конфигурационных байтов для записи в микроконтроллер.

Рассмотрим назначение конфигурационных битов более подробно.

CKDIV8

Данный бит отвечает за деление тактовой частоты на 8. Он определяет начальное значение регистра делителя частоты: если бит не запрограммирован, то регистр делителя будет сброшен в «0000»; если бит CKDIV8 запрограммирован, то в регистре будет установлено значение «0011», что обеспечит деление тактовой частоты на 8. Однако вне зависимости от значения фьюза CKDIV8 значение делителя может быть изменено программой в любой момент.

CKOUT

ATmega328/p позволяет выводить тактовую частоту на цифровой вывод CLKO (digital pin 8 на Ардуино Уно). Для этого конфигурационный бит CKOUT должен быть запрограммирован. Данная функция может быть полезна при использовании таковой частоты микроконтроллера внешними устройствами. При использовании делителя системной частоты на вывод CLKO также будет поступать пониженная частота.

SUT

Конфигурационные биты SUT совместно с битами CKSEL определяют длительность задержки при старте микроконтроллера. Задержка необходима для того, чтобы источник тактовой частоты стабилизировался после подачи питания и вошел в свой рабочий режим. Величина задержки зависит от выбранного источника и составляет от 0 до 65мс. Конкретные значения можно найти в даташите.

CKSEL

Современные микроконтроллеры способны работать с различными источниками тактового сигнала. Выбор источника осуществляется установкой конфигурационных битов CKSEL. В таблице ниже приведены источники тактового сигнала, поддерживаемые микроконтроллерами ATmega328 / ATmega328P, и соответствующие им значения CKSEL.

Источник тактового сигнала	Значение CKSEL3..0
Экономичный кварцевый генератор	1111-1000
Кварцевый генератор	0111-0110
Низкочастотный кварцевый генератор	0101-0100
Внутренний RC-генератор на 128кГц	0011
Внутренний калиброванный RC-генератор	0010
Внешний сигнал синхронизации	0000
Зарезервировано	0001

RSTDISBL

Фьюз RSTDISBL управляет работой цифрового вывода микроконтроллера, совмещенного с входом внешнего сброса. Если RSTDISBL запрограммирован, то вывод может быть использован как обычный цифровой пин ввода/вывода. Если фьюз RSTDISBL не запрограммирован, то вывод используется для внешнего сигнала сброса: низкий уровень напряжения на нем приводит к генерации сигнала сброса микроконтроллера. Отключение внешнего сброса может быть оправдано при работе с микроконтроллерами, имеющими небольшое количество выводов, в других случаях лучше не трогать этот фьюз.

DWEN

Бит DWEN разрешает/запрещает работу отладочного интерфейса debugWire.

SPIEN

Данный бит разрешает/запрещает программирование по интерфейсу SPI. По умолчанию он запрограммирован и лучше не менять значение данного фьюза, как и значение RSTDISBL.

WDTON

Если запрограммировать конфигурационный бит WDTON, то сторожевой таймер начнет свою работу сразу после подачи питания на микроконтроллер. Работу таймера нельзя будет запретить программно и при его переполнении будет генерироваться сигнал сброса. Если данный фьюз не запрограммирован, то работой сторожевого таймера можно управлять программно, в том числе настроить его на генерацию прерывания, сигнала сброса или того и другого.

EESAVE

Данный бит определяет влияние команды «Стирание кристалла» на EEPROM-память: если бит запрограммирован, то при выполнении команды Chip Erase будут очищены Flash, SRAM и Lock-биты, а содержимое EEPROM затронуто не будет. В противном случае содержимое EEPROM также будет стерто.

BOOTSZ

Конфигурационные биты BOOTSZ определяют размер FLASH памяти микроконтроллера, резервируемой для загрузчика. Значения битов BOOTSZ и соответствующие им размеры указаны в таблице ниже. По умолчанию резервируется максимальный размер — 2048 слов.

Начало секции загрузчика	Размер секции (слов)	Значение BOOTSZ1..0
0x3F00	256	11
0x3E00	512	10
0x3C00	1024	01
0x3800	2048	00

BOOTRST

Определяет положение вектора сброса. Если бит не запрограммирован, то вектор сброса располагается по адресу 0x0000, выполнение программы начнется именно с этого адреса. Если бит BOOTRST запрограммирован, то выполнение программы начнется с адреса начала секции загрузчика.

BODLEVEL

Конфигурационные биты BODLEVEL определяют порог срабатывания схемы BOD (Brown-Out Detection), которая отслеживает уровень напряжения источника питания. Если работа схемы BOD разрешена, то при снижении напряжения питания ниже установленного порога она переводит микроконтроллер в состояние сброса. Когда напряжение питания вновь увеличивается до порогового значения (данный порог чуть выше предыдущего за счет наличия гистерезиса), сигнал сброса снимается и происходит запуск микроконтроллера. Комбинации битов BODLEVEL и соответствующие им пороговые значения приведены в таблице:

Порог срабатывания схемы BOD (В)	Значение BODLEVEL2..0
Схема BOD выключена	111
Vcc = 1.8	110
Vcc = 2.7	101
Vcc = 4.3	100

Теперь можно понять начальное состояние микроконтроллеров ATmega328/P, в каком они поставляются с завода: микроконтроллер сконфигурирован на работу с внутренним RC генератором на 8МГц, при этом прошитый бит CKDIV8 обеспечивает деление частоты генератора на 8; внешний сброс (по низкому уровню на выводе Reset) не запрещен; разрешено программирование по интерфейсу SPI; для загрузчика отведена область памяти 2048 слов; стартовый адрес программы 0x0000; схема контроля питания отключена.

В Ардуино Уно фьюзы микроконтроллера изменены таким образом, чтобы он был настроен на работу с экономичным кварцевым генератором без делителя частоты; для загрузчика отводится 256 слов; прошитый бит BOOTRST назначает стартовым адресом адрес начала секции загрузчика; порог срабатывания схемы BOD составляет 2.7В.

Разобравшись с назначением фьюзов можно перейти от теории к практике: попробуем прочитать и записать фьюзы Ардуино.

Чтение фьюзов Ардуино

В предыдущей публикации я рассказал о том, как превратить Ардуино в ISP программатор. И сейчас он нам пригодится для работы с фьюзами. Поэтому готовим программатор и подключаем к нему плату, из которой будем считывать фьюзы.

В среде разработки Ардуино нет инструментов для чтения/записи фьюзов. Разве что процедура записи загрузчика включает в себя установку фьюзов, значения которых берутся из упомянутого ранее файла Boards.txt. Но в состав IDE входит программа Avrdude, предназначенная для прошивки AVR микроконтроллеров, ей-то мы и воспользуемся. Avrdude — консольная программа, работать мы с ней будем через командную строку, поэтому запускаем проводник и переходим в папку с программой. У меня IDE Arduino расположена на диске D и путь к Avrdude выглядит следующим образом: D:\Arduino\arduino-1.6.12\hardware\tools\avr\bin.

Находясь в этой папке нужно поместить курсор в адресную строку, удалить из нее путь, ввести cmd и нажать Enter. Откроется окно интерпретатора командной строки:

После этого подключаем программатор к компьютеру и вводим в командной строке следующую команду:

avrdude -C ../etc/avrdude.conf -c arduino -p m328p -P com26 -b 19200 -U lfuse:r:-:h

• -c — в качестве указываем псевдоним используемого программатора, в нашем случае arduino.
• -p — указывает тип микроконтроллера, m328p — это ATmega328p.
• -P — указывает используемый программатором порт.
• -b — позволяет переопределить указанную для программатора в конфигурации программы скорость подключения по интерфейсу RS-232.
• -U :r|w|v:[:format] — комплексная опция для указания производимой с памятью операции (чтение. запись, проверка). -U lfuse:r:-:h означает, что мы хотим прочитать содержимое младшего байта конфигурации, считанное значение выводим на экран в шестнадцатеричном виде.

Более подробную информацию о параметрах запусках avrdude можно найти по ссылке https://ph0en1x.net/77-avrdude-full-howto-samples-options-gui-linux.html

Ниже приведен мой результат выполнения данной команды:

Как видно из скриншота, младший конфигурационный байт моей Arduino Uno содержит значение 0xFF. Кроме запрошенного значения avrdude показал также значения всех трех конфигурационных байт. Это произошло потому, что мы не отключили safemode, это можно сделать, добавив в команду параметр -u. Остальные два конфигурационных байта также соответствуют значениям, приведенным в файле Boards.txt. Если у кого-то возникнут сомнения по поводу соответствия дополнительного конфигурационного байта, то загляните в его описание выше — биты с 3 по 7 не используются и содержат «1», поэтому вместо 0x05 мы считываем значение 0xFD.

Запись фьюзов Ардуино

Полагаю, из приведенного выше описания фьюзов должно быть понятно, что при работе с ними нужно быть очень осторожным. В противном случае вы рискуете «залочить» микроконтроллер, т.е. привести в такое состояние, когда его уже нельзя будет перепрограммировать (без дополнительного оборудования). Поэтому будьте внимательны, изменяя фьюзы микроконтроллера.

Давайте в качестве примера попробуем запретить работу схемы BOD в Ардуино Уно. Обратившись к приведенному выше описанию конфигурационных байтов или к онлайн калькулятору Engbedded Atmel AVR® Fuse Calculator, мы видим, что за работу схемы BOD в ATmega328/P отвечают фьюзы BODLEVEL и для ее запрета нужно записать в дополнительный конфигурационный байт значение 0xFF. Это можно сделать следующей командой avrdude:

avrdude -C ../etc/avrdude.conf -c arduino -p m328p -P com26 -b 19200 -U efuse:w:0xFF:m

Из скриншота видно, что avrdude сначала выполняет запись байта efuse, после чего производит контрольное считывание и сообщает об успешном выполнении операции.

В принципе нет ничего сложного в работе с конфигурационными битами. Главное быть внимательным при их изменении, чтобы не залочить микроконтроллер.