折腾不下去的，AVR单片机锁了的，闲的没事做的，都进来吧，很长的帖子。

jf201006

ATMEGA1280，想说爱你不容易
这是一个和坛友一起折腾的曲折（应该说是痛苦）的经历。现在把过程分享出来，算是交个作业吧。过程中的电路图都是多少有错误的，最后附上PCB及NANO的程序，方便有些折腾类似片子的坛友。
只写出折腾这个1280的过程，有些涉及片子的具体使用及原设备的配置，这里不做说明，希望各位见谅。
几个月前，六月底的样子吧，一位坛友在折腾1280的ISP通信时遇到问题，想着也没有什么难的，ATMEGA328刚折腾完，顺着328的思路来吧，就应下来一起折腾，不想这一折腾就是一个月。从6月16日到7月16日才连上ISP。

说明下，这个ATMEGA1280是CBGA封装的，1平方厘米的基板上有100只引脚。这个CBGA是陶瓷封装的，特别耐造，折腾的过程中吹下来吹上去的，完全没有问题，折腾过程基本上是我出想法，坛友实践，原因是我没有设备和技术。[汗]



一、ISP通信
背景：某设备上的ATMEGA1280，不确定是否坏了，买来新的，想通过ISP口写入BOOTLOADER，手上有两种下载器ISP和ASP。

最小系统条件：芯片有电源有时钟，AREF与地接0.1u电容，与下载器连接SCK（PB1）、MOSI（PB2）、MISO（PB3）、RESET（PB7）、电源和地六根线。


遇到问题：因为没有CBGA转接板，所以飞线到ASP设备上，不能建立通信。
这个设备很小，所以用了CBGA封装的1280。


拆下设备上的芯片，因为芯片很小，所以采用“死尸法”：用双面胶将芯片反着粘到洞洞板上，用漆包线跳到洞洞板上进行二次操作。由于要飞的线多，想尽量少，让坛友测了下片子的电源和地，说是几个电源、几个地不通。也没多想，就多飞几根线吧。


结果以飞线过程中，拉掉了片子上的焊盘，只好用一块新的片子。
按通信条件与USBASP下载器连好线，使用AVR_fighter读取，报错


交流、讨论。。。。
坛友发现，“死尸法”时没有对片子脚位水平镜像。

<失误1>


重新飞好线，接好下载器，读取，报错。检查测量连接线、更换下载器，没有结果。
想使用示波器看下信号波形，结果只测出50Hz干扰信号。改用LED观察。在MOSI、MISO、SCK线上接一个电阻与LED到地、在RESET上接一个电阻与LED到电源，想通过灯的亮、闪、灭来判断通信情况。

结果是
RESET闪3下，SCK闪，MISO（PB2）闪，MOSI（PB3）不闪。就是说1280没有回应下载器，没有应答。
请出示波器测量SCK，MISO，MOSI信号，看看单片机工作在什么情况下。
RESET的波形


SCK的波形


MPSI的波形


这都是USBASP下载器发出的信号，三次试图握手，但MOSI没有应答。陷入僵局。。。。。。
坛友反馈说:去掉16M晶振的两个电容后MOSI上接的LED在闪，而去掉晶振后，能闪7、8次才停止。就是说单片在工作，但不知工作在什么状态。

二、外置时钟
想着是新片子，无非是时钟不对而表现出的锁死，就外加时钟吧。
坛友请出信号源，调一个小于5V的4M，回到XTAL1，这时MISO和编程器的灯都闪，但还是报错。
将外部时钟改为了1M 的方波，结果是MISO上的LED常这，软件报错。

一晃，几天过去了，期间做了个并行JTAG接口，用ATMEGA16测试，可以读取，但上位程序不支持1280。期间锁死了一片16L和一片328P。估计是时钟位设置错误了。
又查了ATMEGA1280U－8CU，最高支持8M时钟，所以判芯片时不是因为时钟不对，建立不了握手呢？
坛友在原来的板子上也查到了一个晶振，标有80g，是接在XTAL1与XTAL2上的。

来来回回的折腾，这时芯片的工作情况是：上电后以MISO上的LED每秒1次的的频率闪20－30下，然后亮5秒，又闪，，重复。

至此，我以无能为力了。

总结：新芯片、接线对、使用8M晶振或内部RC震荡都连不上编程器。
一直想着是不是最小系统连线有问题，打算做个小板子，而EDA里面没有CBAG封装的ATMEGA1280，先做了一个CBGA的模型。这模型要对100脚都进行定义，宝宝心里苦呀！

画好最小系统图及PCB，



这期间，坛友又用了一块新的1280飞线，还是SPI不能通信。

下面将使用高压并行编程法进行熔丝位的恢复

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jf201006

三、恢复熔丝位

准备用高压并行编程法恢复熔丝位，自己先用ATMEGA16L做小白鼠，用UNO做了个上位机。成功救活了自己被锁的328P和16L。前面有贴子。https://www.mydigit.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=92417准备对1280进行并行编程恢复熔丝位，查1280手册，画电路及PCB
手册后面附件有




转眼，6月底了，坛友在研究AD5172，我还在画电路。原因是想着引出了并行编程口了，还不如多引些脚出来，说不定会用上。
引出脚有SPI、JTAG、TTL，晶振采用排母接入法，方便更换或使用内部时钟。并行编程和串行通信通过排针进行跳线选择。




自己利用ATMEGA16L测试程序时，时而能恢复熔丝位，时而又不能，还损坏了一个TTL下载器，

最后发现是在使用高压并行编程时，没有拔下ISP编程器，导致并行编程写入不正确的数据。解决的办法是并行接口和串行接口不能同时插入。重新排PCB。

很多线太细，自动布线不成功，手工布线种咱累

检查，检查，检查。自己检查自己的错误，就是检查不出来。
样板使用说明


怀着忐忑的心情把PCB文件发给坛友，等着两个结局。一个是板子是否有错误，一个是能不能恢复熔丝位。
过了漫长的几天，样板到了


7月11日下午，焊好了，先串行通信，接SPI，“通信失败”。情况是：
上电，测试灯闪，读取时不闪，过一会又又闪
看来要用大刑了，跳到并口，接上12V，按下运行键，运行灯灭一下，完毕。
重新上电，测试灯不闪，串行通信，SPI，报错。
坛友实践的是：SPI线弯曲时，测试灯闪；拉直时，灯不闪。怪？有强磁干扰？不解

讨论，讨论，讨论。。。。。。
又做了一个1280的并行检查电路


发现少引出一根线B9，这是PA0，到NANO的A2脚，功能BS2：字节选择。
<失误2>
坛友有本事，楞是从CBGA下面的B9飞也一根线！通过一电阻接到NANO的A2脚上。
飞好线后，先并行恢复，再接SPI口，依然是报错！
坛友又怀疑自己的编程器有问题，通过手上的NANO测试USBISP设备：
PROGISP1.72可以使用。2.0不支持


经过对电路和PCB检查，又发现了错误，在PCB上NANO的A4、A5脚居然是空的？？？
<失误3>
但是电路图上的连接1280的K8和K9的呀，就是并行编程的XA1和PAGEL。
不知是不是库里的模型有问题，没有时间去考证，让坛友飞线改正。我这里改正PCB发给坛友。第二次打了蓝色板。





再并行恢复，SPI通信失败。
QQ远程，修改上位机NANO的程序，再并行恢复，SPI通信失败。
自己又用ATMEGA16A测试程序，完美恢复熔丝位。

7月14日了，坛友又请出波波，测试了RDY和WR两个信号，确认下有没有写动作。测WR，写动作。
25ms/格，有两个WR

25ms/格，两个WR对应两个RDY

使用双踪，测WR和RDY，黄色WR，绿色RDY。
5ms/格，这个是写低位

5ms/格，这个是写高位


都对呀！
又是QQ远程修改程序（这次加入了擦除代码），又是测试，就是不行。
从波形来看，说明熔丝值已经写入了，但为什么SPI不能通信呢？
讨论、检查。。。。。。

忽然。。。。柳暗花明了。。。。
坛友说读出了熔丝值了！！

但我写入的是默认值呀

坛友说是在讨论中，说到晶振，就插了个8M的晶振，就读出来了。又试试拔掉晶振，通信失败。

7月16日了，一个月了。
想测试一下这个折腾了很久的ATMEGA1280是不是还正常。
先通过SPI将熔丝位改成1280开发板的默认值：low_fuses=0xFF；high_fuses=0xDA；extended_fuses=0xF5；lock_bits=0x0F
坛友手上没有TTL下载器，只有CH341，想着通过手动复位下载测试程序，但折腾了很久，没有下载成功，而我用PL2303、CH340都可以通过手动复位下载程序的，看来又要另觅途径了。
通过SPI可以写入编译后的测试程序，先用13脚测试一个SOS，正常。又在11脚加了一个呼吸灯，正常。芯片可以使用。
从坛友处了解到：设备里的1280是加密的，之前的朋友解密后留有熔丝位配置图和编译后的程序。根据这些，告诉坛友如何通过SPI烧熔丝、写入程序。坛友去操作，我有强迫症，找熔丝恢复值不对的原因。

这是应该写入的值

再看下手册里给出的时钟定义

也就是有并行恢复后，熔丝已经写入了，不能SPI通信的原因是时钟定义不对。定义在了保留位状态下了。这个想通了，但为什么会写错呢？
对比两组数据：
要写入正确：62  99
实际为错误：61  9A
都是低字节错了，第一次写LFUSE时低字节减了个“1”，第二次写HFUSE时低字节又加了个“1”，为什么呢？
又用小白鼠试验，结果闻到焦味，是不小心把12V电加到328的IO口上了，造成芯片物理损坏。面包板上线太多。。。



换个328继续测试，程序没问题。
同样程序在我这里就很乖，到了坛友那里就出妖蛾子，
换成二进制再对比：
要写入：01100010   10011001
实际为：01100001   10011010
原来是字节最低两位出问题了，打开原理图

失误啊！
<失误4>
NANO的TXD脚定义为DATA0了，而RXD定义为DATA1了。唉，老了......

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jf201006

四、成功，测试

断断续续讨论了一个问题，厂家是如何写入程序并加密的，维修又是如何快速维修的，总不能像我们这样拆芯片吧，这个芯片是在SD卡下面的，不好拆的，觉着在熔丝配置时禁了SPI口，但没有禁JTAG口，应该是使用JTAG口来维护芯片的。终于，坛友找到一个空位置

和1280的手册对了下

确定是JTAG口，只是没有装接口，也许是调试完毕后拆除了。厂家也是为了自己的利益吧。
坛友传来了好消息，烧入解密后的程序，装回设备板，测试功能正常。设备是这个样子的


到此，折腾了一个多月的ATMEGA1280算是告一段落。

五 、测试物理损坏的328P我那个物理烧坏的328P，想着是面包板上悬起来的线只有12V和本来应该接按钮的两根线，错接可能是12V接到NANO的A1脚上了，不知芯片是否安好，其它脚还能用不。
于是，接上TTL线，电脑识别端口，下载一个程序，不报错。手边有个之前D的激光雕刻机，好像没有使用模拟口。先试试，下载程序，接好线

随便打个东西



看来只是烧了一个IO口。这单片机还是很经造的。

六、这次折腾的小结

几次失误：
1、“死尸法”时，芯片没有镜像。
2、画电路图是少了一根线PA0，没有检查出来。
3、ANNO的A4、A5脚没有连上，可能是NANO的模型有问题，自己检查也不仔细。
4、NANO的TXD、RXD自己想当然的连线，其实模型是标出的，但自己还是按经验连接了，所以也是检查不出来。

几点疑惑：
1、新的芯片，不论是飞线还是上样板，都不能建立SPI通信，很是不解。
2、外部时钟法不能建立SPI通信，网上很多大神都说这是万能方法，但这次没有起效果，不知那里又有疏忽。
3、CH341作TTL下载器时，多次使用手动复位，还是不能与单片机建立连接，不能下载程序，也是一头雾水。

收获满满：
1、帮助坛友解决了一个问题，虽然过程非常曲折，但最终我们都没有放弃。
2、通过折腾，学到了不知识：如有些波形在手册上看和实际还是不一样的；有些手册说明是比较泛，只有用到是才细看、才验证；不能全部相信手册。
3、验证了并行编程恢复AVR单片机熔丝位的通用性。如果自己是不会去做这个的，就是有坛友期盼的语言和鼓励，才有试勇气做了一遍又一遍，用不同的芯片测试。
最后，感谢坛友cespirit 提供了一次深度接触AVR单片机的机会！感谢网上各路大神无私的开源程序！

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jf201006

七、开源成果

最终版电路图，上位机是NANO。
附1 1280HVfuse_Arduino_Nano_1.5


电路图对应的PCB，这个是没有敷铜的
附2 Gerber_1280HVfuse_Arduino_Nano_1.5n


电路图对应的PCB，这个是双面敷铜的
附3 Gerber_1280HVfuse_Arduino_Nano_1.5T


ATMEGA1280的技术手册
附4 ATmega1280


对芯片进行简单的测试，双LED，一个呼吸一个SOS。里面有源代码和编译后的程序。源代码要使用多线程，请加入Scoop库。
附5 双灯test程序


上位机ATMEGA328和程序，里面有源代码和编译后的二进制代码。
附6 上位nano的程序



八、话题之外的唠叨：
AVR单片机的“锁”单片机在使用的时候，经常出现由于熔丝位配置错误或电路的失误而造成单片机锁死的情况，锁死之后的表现就像是坏了，无法再对单片机进行编程。但这不是物理损坏，只是厂家为了芯片使用的最大化，设置了很多的标志位，用户在使用时不小心置错标志位面产生的“锁”，表象就是“坏了”。
常见的锁死的情况：
1、时钟选择错误（可以使用外部有源晶振配合ISP或JTAG下载器、或使用高压并行编程器进行解锁）
2、ISP被禁（可以使用JTAG下载器、或使用高压并行编程器进行解锁）
3、JTAG被禁（可以使用过ISP下载器、或使用高压并行编程器进行解锁）
4、锁定位加密（可使用高压并行编程器对单片机进行擦除解锁）

序号	“锁”的类型	外部时钟	ISP下载器	JTAG下载器	高压并行编程器
1	时钟选择错误	需要	配合	配合	单独
2	ISP被禁			单独	单独
3	JTAG被禁		单独		单独
4	锁定位加密				单独

谢谢欣赏！
折腾什么都不容易，关键是要耐心。
献给正在痛苦折腾的坛友！坚持就会看到黎明！

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对ATMEGA16L进行高压并行熔丝位恢复（附源代码）
https://www.mydigit.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=92417

AVR芯片价格飙升，做了个单片机高压熔丝恢复器（资料更新）
http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=202724

alittlemoth

真能折腾

人艰不拆了

哈哈，不知这个何时有的上啊，我怎么就没遇到锁呢:mad:

jf201006

人艰不拆了 发表于 2019-11-13 15:25
哈哈，不知这个何时有的上啊，我怎么就没遇到锁呢

那是你折腾的不够啊:titter::titter::titter:
但愿别用上，当不知一个片子工作在一个什么状态时，那是一个抓狂！

人艰不拆了

jf201006 发表于 2019-11-13 15:27
那是你折腾的不够啊
但愿别用上，当不知一个片子工作在一个什么状态时，那是一个 ...

哈哈，没事，遇上了我找你:loveliness:

jf201006

人艰不拆了 发表于 2019-11-13 15:39
哈哈，没事，遇上了我找你

我当尽力:biggrin:

人艰不拆了

jf201006 发表于 2019-11-13 15:51
我当尽力

哈哈，看你研究的挺深入，以后还多帮忙啊，我是刚刚学啊，你主要是研究那种单片机呢？

ljlun

没接触过ATMEGA系列MCU，帮顶了
等牙膏ing

jf201006

人艰不拆了 发表于 2019-11-13 15:54
哈哈，看你研究的挺深入，以后还多帮忙啊，我是刚刚学啊，你主要是研究那种单片机呢？ ...

我也是小白。也是刚刚接触avr单片机。
你已经让单片机在为你服务了，我还在位单片机服务呢。哈哈哈！

人艰不拆了

jf201006 发表于 2019-11-13 16:29
我也是小白。也是刚刚接触avr单片机。
你已经让单片机在为你服务了，我还在位单片机服务呢。哈哈哈！ ...

我也想自己做个单片机系统，不能都卖现成的吧，到时候就可能遇到你说的这些问题了:loveliness:

轻烟

有时候就是搞不清楚是硬件还是软件问题，干扰就更困难了

595953427@qq

人艰不拆了 发表于 2019-11-13 15:25
哈哈，不知这个何时有的上啊，我怎么就没遇到锁呢

之前锁过几片之后果断放弃AVR

shjine

几个月下来，需要很大的毅力啊！！！还有个问题，你们怎么认识那么多坛友的啊

lmy2003

AVR现在应该不流行了样

maithon

用过atmeg8,没锁过芯片，话说飞线大法很不可靠的。

fair2017

这个技术是杠杠的，顶一下。

jcdzxh

AVR的熔丝逻辑，活脱脱的智商测试题