朝日薫 / K.Sato

Multix Zinnia “TPI4AVR” : TPI Programer Writer with High-Voltage Activation

写真は試作品

• TPI対応プログラマライター
  • 既発売中の TPI方式 AVR全品種 に対応。
    • ATtiny4/5/9/10 系統
    • ATtiny20/40 系統
    • ATtiny102/104 系統
• 基板サイズは 66x32mm
  • FRiSKケースにちょうど入るサイズ。
  • 4隅に M3マウントホール4個。TAMIYA ユニバーサルプレート適合ピッチ。
• WCH CH340E + USB(2.0) Type-C で PCと接続
• ATtiny824 採用
• JTAG2UPDI 上位互換
  • JTAGmkII over UART 方式
    • avrdude 6.8/7.0
    • 標準の avrudude.conf はそのままでは使えない（他のライタと排他非互換）
  • フラッシュメモリ 消去/書換
  • FUSE 書換
  • LOCKBIT 書換（デバイス施錠）
  • チップ消去 / デバイス施錠解除

• HV（高電圧）書込モード対応
  • PWM出力2本による 3段チャージポンプで適宜高電圧発生。
  • 有効時は 12Vレベルを書換動作中維持。
    • avrdude の -e -F -U 三つ組オプションが HV許可スイッチになる。
• 5種類の 接続コネクタ
  • MIL/6P ICSP互換コネクタ（ATMEL-ICE互換）
  • SIP/6P バラ線コネクタ（523146配列）※PICkit3/4配列ではない
    • 旧世代AVR の ATtiny13/85等に由来する直列型ピン配置で、変換ケーブルを共用できる
  • ハーフピッチ/6P コンスルー用コネクタ（配列は同上）
  • DIP/6P 600MIL 幅 ATtiny10 配列
  • DIP/6P 300MIL 幅 ATtiny10 配列
    • SOT-23 変換ソケットや、300/600MIL 変換ソケットを直差し可能
    • PB1端子でユーザー制御可能な LED付（LED_BUILTIN）

• BREAKボタン
  • ICSP 5番（RESET）を LOW に引く
• MAKEボタン
  • TPI経由で ターゲットMCUをリセット＆TPI通信テスト
• 3個の LEDインジケーター
  • GREEN（TNOW）PC との JTAG-TX通信
  • ORANGE（STAT）TPI通信中 TCLK表示 – PB1端子でユーザー制御可能（LED_BUILTIN）
  • BLUE（PROG）JTAG状態表示
• ジャンパープラグ
  • 供給電圧 3.3V / 5V / 供給なし（受電モード）を選択切替

設計情報

端子配列

CN1 : ICSP ターゲット用 MIL/6P ボックスヘッダ

TDAT – TPI DATA
TCLK – TPI CLK

基板内側	▼		基板端側
TDAT	1	2	VCC	1.8V-5.5V
TCLK	3	4	NC
RST	5	6	GND

CN2 : ICSP ターゲット用 SIP/6P 単列ソケット

TP1 : ICSP ターゲット用 ハーフピッチSIP/6P スルーホール端子

523146配列

▼	信号名
1	5:RST
2	2:VCC
3	3:TCLK
4	1:TDAT
5	4:NC
6	6:GND

300MIL DIP/6P

600MIL DIP/6P

4	PB2	4	3	PB1:TCLK	3	ORANGE LED
2	VCC	5	2	GND	6
5	PB3:RST	6	1	PB0:TDAT	1
			▲

ATtiny10 端子配列
下記実装図向きに合わせてここでは上下逆に表記

• TPI制御時以外は、PB1 で LED制御可能（LED_BUILTIN）

TP2 : ファームウェアアップデート用 ハーフピッチSIP/6P スルーホール端子

523146配列

▼	信号名
1	5:RST
2	2:VCC
3	3:HTCR (of Client)
4	1:UPDI
5	4:HRCT (of Client)
6	6:GND

HTCR – Host TxD to Client RxD UART
HRCT – Host RxD from Client TxD UART

JP1 : IOREF 動作電圧切替ジャンパー

▼	信号名
1	5V
2	VCC IOREF
3	3.3V

部品実装イメージ

レイヤー構成

色付レイヤーをクリックするとそのレイヤーが非表示になる。黒地をクリックすると初期状態に戻る。

• 両面2層
  • 黃 表シルク
  • 濃紫 表レジスト
  • 赤 表銅箔
  • 灰 ドリル（両面銅箔有はスルーホール、ナシはノンスルーホール）
  • 青 裏銅箔
  • 濃緑 裏レジスト
  • 明紫 裏シルク

その他図面等はこのフォルダ

ファームウェア / アップデート

ファームウェアのアップデートは、本体以外に別の UPDIプログラマライターが必要。（設計上の制約）

• TPI4AVR(Rev.1)
  • SpenceKonde / megaTinyCore で使用可能。
• Multix Zinnia Product SDK [megaAVR] for Arduino IDE
  • サンプルライブラリ/スケッチ として同梱。

開発の経緯

• Multix Zinnia “UPDI Reset Plus” Snap-On Circuit で必要になったから作った
  • 手段と目的が逆。
• reduceAVR SDK を開発
  • Arduino IDEのアップデート過程でAVRrc等の対応部分同梱がなくなっていた。（いつの間に？）
  • そもそも AVR Dx 対応のために AVR-GCC/AVR-LIBC 差し替え自体が必須だったので、まとめて対応することにした。
• TPIプログラマライターがない
  • 結構古い販売終了品を使うか、PICkit3/4 のファームウェアを書き換えるしか普通はできないようだ。
  • そもそも PICkit を使える人なら公式IDEを使いこなせるだろうし、Arduino IDE は使わないだろう。
  • だがそれは オープンソースソフトウェア／オープンソースハードウェアの敗北 なんだよ（＾＾；
  • プロプライエタリ環境と縁を切るなら、オープンソースハードウェアのプログラマライターを作らにゃあかん。
• UPDI4AVR の設計を流用して TPI4AVRを作る
  • TPI は PDI の制御線を1本減らしたもの。。。と思いきやさにあらず。
  • 実は UPDI と TPI は電気仕様がよく似ている。USART 視点では非同期式か、同期式かの違いでしかない。
  • つまり 単線同期式 RS485 から差動回路部分を取っ払った それそのもの。
  • なのでそれに対応している tinyAVR / megaAVR の USART を使うと IOレジスタ設定するだけで簡単に通信できてしまう。
    • 旧世代AVRはそういう用途に対応していないから、過去みんな苦労して実装してたわけですな。
  • 困ったのは PC側との接続で、旧式な JTAG to PDI 実装に新規対応するのは手間を食いすぎる。
  • そこで逆に、既にもう出来上がっている JTAGmkII to UPDI のほうを TPI 向けにできないか考えた。
  • これがアタリで avrdude.conf を1箇所修正すれば TPI書込可能になると判明。
    • 書換えずに済ませるには avrdude にパッチを当てなければならないが。
• 今後の課題
  • UPDI4AVR の設計流用したせいでもあるが
    ボタンと LED が実質役に立ってない。各1個（TEST & STAT）で十分ぽい。
  • Rev.1 は自分自身で自分のファームウェアを書き換えることが出来ない。
  • 冷静に考えてみたら（存外に気づくのが遅かった）そこくらいはジャンパーなり
    2回路スライドスイッチなりで SerialUPDI に対応すれば第2書換器は不要じゃんよ？
  • 現状2組の UARTをもつ MCUでしか TPI4AVR ファームウェアを動かせない。

販売頒布予定

あることはあるが先立つもの次第。
最終的に手半田作業が必要なのが MCUとソケット類だけになってるのは救い。

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