LPT-программатор: понятие, назначение, характеристики и выполняемые функции.

LPT-программатор - это устройство, предназначенное для записи программного кода в микроконтроллеры и другие programmable logic device. Основное его назначение - это программирование микроконтроллеров семейств AVR, PIC, ARM и других при разработке электронных устройств.

Принцип работы LPT-программатора

LPT-программатор использует параллельный порт компьютера в качестве интерфейса для связи с микроконтроллером. Параллельный порт имеет 8 линий для передачи данных, 5 линий управления и несколько линий для сигналов состояния. Именно благодаря наличию этих линий через параллельный порт можно осуществлять синхронизацию с микроконтроллером и передавать данные для программирования.

Программатор через LPT порт использует специальное программное обеспечение на компьютере для формирования необходимых сигналов управления и синхронизации, а также передачи данных программного кода. Эти сигналы подаются на контакты параллельного порта. К контактам LPT порта подключается специальная плата-адаптер, выполняющая необходимые преобразования сигналов для согласования уровней с микроконтроллером.

Преимущества LPT-программатора

Главными преимуществами LPT-программатора являются:

• Низкая стоимость. Для создания LPT программатора не требуется дорогостоящих специализированных микросхем, достаточно минимума радиоэлементов.
• Простота создания. Схема LPT программатора довольно проста.
• Не требуется специального блока питания. Питание берется от COM-порта компьютера.
• Высокая скорость работы при программировании по сравнению с COM-портом.
• Возможность программировать микроконтроллеры напрямую, без извлечения из устройства.

Благодаря таким достоинствам, LPT программатор часто используется на этапе разработки и отладки устройств, а также при небольших партиях производства, когда нет необходимости в дорогом специализированном оборудовании.

Недостатки LPT-программаторов

Однако у LPT программаторов есть и некоторые недостатки:

• Требуется наличие LPT порта в компьютере, что ограничивает совместимость. В современных ноутбуках LPT портов чаще всего нет.
• Ограниченное количество линий параллельного порта не позволяет полностью использовать возможности некоторых современных микроконтроллеров.
• Невысокая помехозащищенность из-за использования длинного соединительного LPT кабеля между компьютером и микроконтроллером.

Поэтому для серийного производства чаще применяют более дорогие специализированные программаторы, использующие интерфейсы USB, Ethernet, SPI и другие, обеспечивающие лучшую помехозащищенность и скорость работы.

Разновидности LPT программаторов

LPT программаторы бывают двух основных типов:

• Аппаратные, выполненные в виде готового устройства с разъемом для подключения к LPT порту. Их можно приобрести или сделать самостоятельно.
• Программные - используют специальное ПО на компьютере для формирования сигналов программирования через LPT порт без дополнительной аппаратной части. К микроконтроллеру подключаются только необходимые цепи синхронизации и согласования сигналов.

Аппаратные программаторы обычно более удобны в использовании, так как не требуют установки дополнительного ПО и настройки параметров. Однако программные дешевле в изготовлении и позволяют быстрее адаптироваться под разные типы микроконтроллеров путем изменения ПО.

Пример создания LPT программатора AVR

Для программирования популярных 8-разрядных микроконтроллеров семейства AVR на базе LPT порта можно использовать следующую принципиальную схему:

Здесь используется минимум дополнительных элементов:

• Разъем DB-25 для подключения LPT кабеля.
• Несколько резисторов для согласования сигнальных линий.
• Стабилизатор напряжения 7805 для получения стабильного питания 5В из LPT порта.
• Разъем ISP для подключения к микроконтроллеру.

Данная схема в сочетании со специализированным ПО типа AVRDUDE позволяет создать полноценный LPT программатор AVR как аппаратный, так и программный.

LPT программатор, несмотря на появление более современных интерфейсов, до сих пор остается популярным решением благодаря простоте и дешевизне. Он хорошо подходит для быстрого прототипирования устройств с микроконтроллерами на этапе разработки и при мелкосерийном производстве. Высокая скорость работы и возможность программирования микроконтроллеров без извлечения делают LPT программатор незаменимым помощником разработчиков электроники.

Особенности создания LPT программатора своими руками

Многие разработчики предпочитают создавать LPT программатор своими руками, а не покупать готовое устройство. Это позволяет лучше разобраться в принципах работы программатора, а также сэкономить средства. Рассмотрим некоторые нюансы создания LPT программатора своими руками.

Выбор комплектующих

При самостоятельной сборке LPT программатора особое внимание следует уделить выбору качественных комплектующих. Оптимальный вариант - использование специализированной печатной платы и элементов (разъемов, стабилизаторов), предназначенных для программаторов. Это избавит от лишних проблем при отладке устройства.

Пайка и сборка

При ручной пайке платы LPT программатора важны аккуратность и внимание к деталям. Некачественный монтаж может привести к ненадежной работе программатора и сложностям при отладке. Рекомендуется тщательно контролировать правильность установки элементов и качество паяных соединений.

Проверка и отладка

После сборки необходимо проверить работоспособность LPT программатора. Следует измерить основные напряжения питания, сигнальные уровни на контактах разъема, отсутствие коротких замыканий. Это поможет выявить и исправить возможные ошибки монтажа. Затем можно приступать к программной отладке и тестированию программатора совместно с выбранным микроконтроллером.

Поиск неисправностей в LPT программаторе

Даже при внимательной сборке могут возникнуть различные неполадки в работе самодельного LPT программатора. Рассмотрим типичные неисправности и способы их устранения.

Отсутствие связи

Самая распространенная проблема - отсутствие связи между компьютером и микроконтроллером. В первую очередь стоит проверить качество соединений кабелей, надежность контакта в разъемах, а также правильность подключения всех сигнальных линий.

Нестабильная работа

Причиной нестабильной работы могут быть плохие контактные соединения (окисление, загрязнение), некачественная пайка, сбои в цепях питания. Необходимо проверить качество монтажа и повторно отпаять сомнительные участки.

Помехи и сбои

Для устранения помех следует обеспечить хорошее экранирование соединительных проводов, фильтрацию питающих напряжений, использование качественного заземления. Полезно добавить на плату элементы защиты от электростатики.

Возможности модернизации LPT программатора

Гибкость аппаратной реализации позволяет улучшить характеристики самодельного LPT программатора путем модернизации. Рассмотрим некоторые варианты усовершенствования.