컴퓨터없이 마이크로 컨트롤러를 프로그래밍 할 수 있습니까?

다소 단순하고 작은 마이크로 컨트롤러가 있고 인터페이스, 컴퓨터, 디버거, 컴파일러 또는 어셈블러가 없다고 가정 해 봅시다. 코드를 어셈블리로 작성하고 수동으로 기계 코드로 변환 한 다음 전압 소스를 사용하여 해당 핀에 전원을 공급할 수 있습니까?

난 당신이 정말로 I / O와 메모리를 적절한 필요가 이해 할 아무것도하지만, 당신이 그렇게 경사와 시간을 가지고 있다면, 당신은이 작업을 수행 할 수 있습니까? 나는 역사적으로 컴퓨터 / 컴파일러 / 어셈블러가 없을 때 어떻게 되었습니까? 저를 외부 자원으로 자유롭게 연결하십시오. 감사! :)

코드를 어셈블리로 작성하고 수동으로 기계 코드로 변환 할 수 있습니까?

예!
원하는 경우 코드를 이진법으로 "머리 밖으로"쓸 수 있습니다.
오래 전 (오래) 오래 전부터 마이크로 프로세서를 사용하기 시작했습니다.
나와 친구들은 어셈블리 언어로 코드를 작성하고, 기계 코드 (일부 연습 후 "검사로"수행 할 수있는)로 수동으로 컴파일 한 다음 다양한 방법으로 프로세서에 입력합니다. 한 시스템에서 바이너리 (온 오프) 스위치에 주소를 설정하거나 프로세서의 자동 증분 기능을 사용하고 바이너리 스위치에 8 데이터 비트를 입력 한 다음 "클럭"스위치를 눌러 데이터를 메모리에 입력합니다.

직렬 SPI 프로그래밍을 사용하는 최신 마이크로 컨트롤러에서 더 적은 수의 스위치로 동등한 기능을 수행 할 수 있습니다 (아래 참조).

... 그리고 전압 소스를 사용하여 적절한 핀에 전원을 공급합니까?

예!
그러나 그렇게하는 것은 엄청나게 느릴 것입니다!
많은 최신 마이크로 컨트롤러는 프로그래밍을 위해 "SPI"인터페이스를 사용할 수 있습니다.
이것은 일반적으로 입력 및 출력 데이터 라인과 "클럭"라인 및 일반적으로 리셋 라인으로 구성됩니다.

많은 프로세서가 SPI 클럭과 데이터를 "정적"으로 허용하므로 비트간에 데이터를 설정하는 데 시간이 오래 걸리지 않습니다. 수동 조작 스위치로 구동되는 데이터 라인과 클럭 라인을 사용하여 이러한 프로세서를 프로그래밍 할 수 있습니다. 클럭 라인은 "바운스 프리 (bounce free)"여야합니다. 작업 당 단일 전환에서 높거나 낮게 설정할 수 있어야합니다. 따라서 최소 인터페이스에는 슈미트 트리거 게이트가 포함되어야합니다. RC 지연 및 푸시 버튼 스위치만으로 "도주"할 수 있지만 Schmitt 트리거 입력이 더 안전합니다. 상태는 클럭 에지에서만 읽으므로 데이터 라인은 바운스되지 않아도됩니다.

일부 인터페이스는 대화식입니다. 프로그래밍 중에 프로세서가 데이터를 출력합니다 (예 : AVR 프로세서의 데이터 출력 = MISO = 마스터 입력 직렬 출력). 이것을 읽으려면 예를 들어 LED와 저항을 추가해야합니다 (구동 성능이 매우 낮 으면 버퍼 또는 트랜지스터 일 수도 있습니다).

MC6800 :

세미 페이딩 메모리에서 (약 40 년!)

LDI A, $ 7F ...... 86 7F ...... 1000 0110 0111 1111
STA, $ 1234 ...... B7 12 34 ... 1011 0111 0001 0010 0011 0100
LDI X, $ 2734 .. CE 27 34 ... 1100 1110 0010 0111 0011 0100
...

원래 프로그램 가능한 기계에서 프로그램은 수동으로 종이 테이프 또는 카드에 펀칭되었습니다. 나중에 그들은 타자기를 사용하여 펀칭을했으며 나중에도 컴퓨터 (그 당시 알려진대로)는 자체 종이 테이프를 펀칭 할 수있었습니다.

말 그대로 카드로 거기에 앉아 수동으로 구멍을 뚫었습니다.

각 열은 CPU의 상태 머신이 작업을 수행하기 위해 해석하는 명령 또는 데이터 비트입니다.

물론 그것은 모두 플래시 메모리이고, 그렇습니다. 처음에 데이터를 얻으려면 일반적으로 컴퓨터가 필요합니다. 그러나 이것은 100 % 사실이 아닙니다.

결국, 컴퓨터와 하드웨어 프로그래머는 무엇을하면서 적절한 시점에 IO 핀의 상태를 설정합니까? 따라서, 당신이 정말 매혹적이라면, 실행을 위해 플래시 메모리에 명령을 설치하는 올바른 방법으로 올바른 명령을 마이크로 컨트롤러의 프로그래밍 핀에 보낼 수있는 시스템을 구축 할 수 있습니다.

어쩌면 많은 스위치, 일부 시프트 레지스터, 클록 생성기 등이 관련된 것일 수 있습니다.

대학에서 우리는 Z80 기반의 여행 가방 크기, 약간의 RAM 용량, 7 세그먼트 LED 디스플레이 및 스위치가 큰 새로운 Z80 기반 프로그래밍 시스템을 가지고 있다고 기억합니다. 스위치를 사용하여 명령어를 RAM에 수동으로로드하여 프로그래밍하십시오.

당신은 "작은 마이크로 컨트롤러가 없으며 인터페이스, 컴퓨터, 디버거, 컴파일러 또는 어셈블러가 없다"고 말했다. 컴퓨터, 디버거, 컴파일러 또는 어셈블러 없이도 얻을 수 있지만 프로그램을로드하려면 마이크로 컨트롤러와 연결하기위한 일종의 인터페이스가 있어야합니다.

우선 C와 같은 고급 언어를 잊어 버리십시오. 가장 쉬운 방법은 프로그램을 어셈블리 언어로 작성하는 것이지만 어셈블러를 사용하여 기계 코드 로 변환하지 마십시오 . 대신, 프로그래밍 매뉴얼에서 각 어셈블리 명령어를 찾아 해당하는 16 진수 코딩을 찾아서 적어 두십시오.

고유 한 변수를 할당해야하므로 명령어의 피연산자 부분에 적절한 주소를 채울 수 있습니다. 또한 스택과 힙 사용을 잊어 버리십시오. 너무 많은 작업이 필요합니다. 완료되면 링커가 필요하지 않은 마이크로 컨트롤러의 플래시 메모리에 직접로드 할 수있는 머신 프로그램을 갖게됩니다.

거의 모든 마이크로 컨트롤러에 외부 주소 및 데이터 버스가 없기 때문에 (I / O 포트 및 주변 장치에 필요한 핀을 너무 많이 차지하므로) 거의 모든 마이크로 컨트롤러는 다음과 같은 특수 인터페이스를 통해 프로그래밍됩니다.

일반적으로 왼쪽의 "프로그래머"는 PC에 연결되어 컴파일러 / 링커에서 생성 된 머신 파일을 다운로드합니다.

그러나 프로그래머가 아래와 같은 키보드를 가지고 있다면 :

그러면 수동으로 생성 된 프로그램의 16 진수 코드를 프로그래머에게 직접 입력하고 컴파일러, 링커 또는 PC가 필요없는 장치를 프로그래밍 할 수 있습니다. (키보드는 16 진 파일을 편집하고 체크섬을 생성하는 데에도 사용됩니다.)

이와 같은 키보드를 가진 프로그래머는 거의 없습니다. 이것은 아마 2 천 달러가 들기 때문에 애호가에게는 적합하지 않을 것입니다.

이 특정 프로그래머는 보드에 넣기 전에 부품을 프로그래밍합니다. 인터페이스 및 소켓은 여러 PIC 및 Atmel AVR에 사용할 수 있습니다.

실제로 JTAG 핀을 수동으로 전환하는 것과 같은 작업은 오류가 발생하기 쉽습니다. 적절한 크기의 프로그램을 입력하려면 수천 번의 전환이 필요합니다. 그러나 이론적으로는 가능합니다.

미리 마이크로 컨트롤러를 준비하거나 부트 ROM을 작성할 수 있다면 초기 메인 프레임에서 사용되는 외부 토글 스위치와 같은 것을 쉽게 구현할 수 있습니다. 외부 로직을 허용하면 16 진수 키패드를 사용하여 속도를 높일 수도 있습니다.

마지막으로 요즘은 흔하지 않지만 사용자 정의 코드가 포함 된 ROM 기반 마이크로 컨트롤러를 구입할 수 있습니다. 선불을 제공하고 일정량을 보장해야하지만 고객이 대량 생산시 비용을 절약하기 위해 돈을 절약하는 것을 보았습니다. 이 경우 마이크로 컨트롤러를 프로그래밍하는 데 외부 신호가 전혀 필요하지 않습니다. 코드는 칩의 물리적 레이아웃에 내장됩니다.

물론 외부 메모리 인터페이스에서 코드를 실행하는 마이크로 컨트롤러를 사용할 수도 있습니다. :-)

물론. 사실, 내가 처음으로했던 마이크로 프로세서 코스 (87 년경)는 Motorola 68000 보드를 사용했습니다. 우리는 어셈블리의 코드를 해결하고 어셈블리의 16 진수를 찾은 다음 16 진수를 터미널에 입력하여 보드를 프로그래밍합니다. 편집 한 경우 입력 한 코드가 교체하려는 코드보다 짧은 지 확인한 다음 나머지는 NOP로 버퍼링해야합니다. CoDE가 더 길면 모든 것을 다시 입력해야합니다! 우리는 많은 NOP를 추가하는 법을 배웠습니다.

물론. 실제 명령어의 이진 형식 (잘 지정된 명령어 세트에 대해 수행하기 쉬운)이 있으면 프로그래밍 프로토콜을 구현하기 만하면됩니다.

예를 들어 AVR Tiny 4 와 같은 작은 것을 사용하십시오 . 14 장에서는 프로토콜과 물리 계층을 포함한 프로그래밍 인터페이스에 대해 자세히 설명합니다. 비교적 간단하며 1 또는 0을 송수신하기 위해 몇 개의 버튼과 풀업 / 다운 저항 만 있으면됩니다.

마지막 남은 문제는 AVR Tiny 4 (섹션 16)에 대해 운 좋게 * 충분히 빠르게 할 수 있다면 프로그래밍 할 때 최소 주파수가 없다는 것입니다.

* 참고 : 데이터 시트가 지정하는 한. 이것은 실제로 다를 수 있습니다 ... 나는 누군가가 mHz 클럭 속도로 프로그래밍을 시도했는지 의심합니다.

원하는만큼 프로세스를 자동화 할 수 있습니다. 어쨌든 대부분의 프로그래밍 장치는 프로세스를 자동화합니다.

어떤 방식 으로든 프로그램을 uC에 입력한다는 것은 어떤 방식 으로든 인터페이싱하는 것입니다. 인터페이싱이 의미하기 때문입니다. 수동으로 뒤집는 스위치조차도 "인터페이스"입니다.

그래서 나는이 질문을 "전자와는 달리 주로 기계적으로 연결하는 하드웨어를 사용하여 가능한 한 멋진 방법으로 uC와 인터페이스하는 방법"으로 취급 할 것입니다.

내 대답은 피아노 롤로 프로그램을 입력하십시오. 플레이어 피아노의 피아노 롤 "트래커 바"는 기본적으로 종이의 천공에 따라 독립적으로 켜고 끌 수있는 최소 65 (포맷에 따라 다름) 비트를 제공합니다. 나머지는 정확한 칼로 정확한 작업입니다. 그러나 적어도 한 번 실행되면 프로그램은 영구적으로 저장됩니다 (스위치 뒤집기 방식과 달리).

뿐만 아니라이다 가능한 컴퓨터없이 마이크로 컨트롤러를 프로그래밍 할 수 있지만, 실제로는 특히 스위치 토글 하드웨어와 프로그래밍 할 수 있도록 설계되었습니다 오늘 컴퓨터를 구입할 수 있습니다. 이 키트는 멤버십 카드 라고하며 1970 년대부터 COSMAC Elf 컴퓨터를 재현 한 것입니다. 이 키트는 최근 IEEE Spectrum 잡지의 기사에 설명되어 있습니다. 또한 최신 버전의 멤버십 카드를 PC에서 프로그래밍 할 수도 있습니다.

괜찮아. 어떻습니까 : 이전에 제안한대로 프로그램을 어셈블러로 작성하고 opcode를 직접 찾아보십시오. 컴퓨터에 넣는 방법 : 오래된 테이프 플레이어를 가지고 재생 헤드를 제거하되 캡스턴과 핀치 롤러는 그대로 두십시오. 이것은 당신의 수송이 될 것입니다. 릴 투 릴 플레이어가있는 경우 재생 헤드를 그대로 둘 수 있습니다.

그런 다음 길고 좁은 용지 또는 더 나은 투명 테이프를 사용하십시오. 이곳은 프로그램을 인코딩하는 곳입니다. 프로그래밍 할 핀 수만큼 트랙을 사용합니다. 한 트랙에서 일정한 간격으로 검은 점을 넣습니다. 이것은 당신의 시계입니다. 다른 트랙에서는 데이터와 신호에 따라 검은 점이나 스트립을 넣고 공백을 남겨 둡니다. 전체적으로 빛을 비추고 작은 포토 트랜지스터로 감지하거나 (또는 ​​테이프에서 하나의 LED를 비추고 다른 유사한 LED로 빛을 감지) 트랜지스터로 클록 및 신호 라인을 구동합니다. 테이프 플레이어에 약간의 공간이 필요하기 때문에 재생 헤드를 제거해야 할 수도 있습니다.

물론 신호를 오디오로 인코딩 할 수도 있지만 디코딩하기가 조금 더 복잡합니다. 또는 투과 된 빛 대신 반사 된 것을 감지 할 수 있습니다. 또는 투명 테이프에 검은 색 표시 대신 어두운 테이프 나 종이 테이프에 구멍을 뚫을 수 있습니다. 도대체 무엇이. 테이프 플레이어는 테이프를 일정한 속도로 구동하므로 컴퓨터없이 클럭 신호를 입력 할 수 있습니다.

예. 주요 문제는 프로그래밍 인터페이스와 상호 작용하는 것일 수 있습니다. 일반 주소와 데이터 버스가 있다면 조금 더 쉽습니다. 초기 컴퓨터를 본 적이 있습니까? 프로그램은 전면에 스위치가있는 RAM에 한 번에 하나의 명령으로 입력됩니다.

40 년 전의 Digital Equipment의 PDP-8 최소 컴퓨터 에는 자동 부팅 기능이 없었습니다. 프로그램은 일반적으로 펀칭 페이퍼 테이프에서로드되었지만 페이퍼 테이프를로드하는 로더는 수동으로 전면 패널 스위치에 입력해야했습니다.

오늘날 임베디드 컨트롤러로 사용했던 OEM과 같은 Digital 및 PDP-8 고객 사이트에서 사용자가 부트 로더를 암기하고 부트에 가장 빠른 시간 동안 서로 경쟁하는 것은 드문 일이 아니 었습니다. 기계에 로더. 이 기계는 자기 코어 메모리를 사용했습니다 (손이 작은 손가락을 가진 숙녀들이 바늘과 머리카락을 사용하여 세계 곳곳에서 손을)습니다).

마그네틱 메모리 내용은 비 휘발성이기 때문에 부트 로더는 전원이 꺼진 상태로 남아 있으며 초기 조립 후에 만 ​​수동 입력이 필요했습니다. 로더는 프로그램 버그 또는 로더 공간을 사용하는 데 필요한 프로그램으로 지워졌습니다.

대답은 그렇습니다 . 컴퓨터, 디버거 등없이 마이크로 컨트롤러를 프로그래밍 할 수 있습니다. 필요한 것은 uC 제조업체가 지정한 다양한 전압, 데이터, 클록 및 프로그래밍 시퀀스를 제공하는 것입니다 (쉽지 않은 작업은 아님).