Padauk Programmer

From Helsinki Hacklabin wiki
Jump to: navigation, search

Padauk Programmer - Padauk prosessorien ohjelmointilaite

Padauk Programmer

Tyyppi: Ohjelmointilaite, USB
Tekijät: Martti Paalanen, Matti Nummi
Aloitettu: 2020
Tila: valmis


Versiot

Padauk ohjelmoitilaitteen ensimmäinen versio (1.0.1) ja tuotantosarja ovat valmiit 11.09.2020.
Versio (2.0.0) sunnittelutiedot ovat valmiina 17.01.2021 sisältäen pieniä muutoksia ja korjauksia ensisarjaan.
Seuraavaa versiota tilataan vasta tarpeen mukaan, eikä suunnitelmalle ole aikataulua.
Versiota 2.0.0 ei ole valmistettu ja tiedostojen oikeellisuutta ei siltä osin ole varmistettu. Tiedostojen käyttö on käyttäjän omalla vastuulla.

Miksi Padauk Programmer

Peruste ohjelmointilaitteen toteutukseen on testata ja tarvittaessa ottaa käyttöön erityisen edulliset PADAUK-prosessorit. http://www.padauk.com.tw/index_en.aspx PADAUK prosessorien yksikköhinnat ovat n. 3-12 senttiä, missä hinta korreloi selvästi liitinpinnien lukumäärään (eli käytännössä chipin pinta-alaan). Lisäksi ohjelmointilaitteelle on saatavilla avoimet projektit sekä laitteistolle että ohjelmistolle. https://github.com/free-pdk/

Taustaa

Padauk ohjelmointilaite perustuu täysin https://github.com/free-pdk/ sivustolla suunniteltuun ja toteutettuun laitteeseen ja ohjelmistoon. Laitteeseen on tehty pieniä muutoksia piirikaavioon, layoutiin ja komponentteihin. Muutoksiin vaikutti mm. komponenttivalinnat JLCPCB:n tarjoamiin komponentteihin ja kiteen vaihto pintaliitoskomponentiksi.

Toteutus

Ohjelmointilaite toteutettiin tilaamalla piirilevyt, komponentit ja ladonnan JLCPCB:ltä http://jlcpcb.com JLCPCB:n etuina olivat halpa hinta piirilevylle, komponenteille ja ladonnalle. JLCPCB:n haittoina ovat vain JLCPCB:n listaamien komponenttien käyttömahdollisuus, liitinten puuttuminen kokonaisuudessaan valintalistalta ja vain yhden painonappityypin saatavuus. Nämä haitat toki vaikuttavat merkittävästi hintojen edullisuuteen. Muuten toimitukset ja toiminta ovat mielestäni moitteetonta. Toteutuksen laatua ei ole erikseen arvioitu.
Padauk prosessoreita saa ainakin LCSC:ltä https://lcsc.com/ , joka kuulunee JPCPCB:n kanssa samaan yritysryhmään. Myös EasyEDA piirisuunnitteluohjelmisto liittyy näihin. https://easyeda.com/

JLCPCB:n ja LCSC:n toimitusajat ovat n. 3 viikkoa hitaalla postituksella, nopeamman postituksen pystyy valitsemaan lisähintaan. Projektin kesto oli valitettavan pitkä, yli 3 kk, lähinnä liitinten (8-pin riviliitin, ohjelmointiliittimet) hitaan saatavuuden vuoksi (aliexpress.com:sta Suomeen). Siinä korona ja postikin pidättelivät tavaroita oman osansa.

Padauk ohjelmointilaitteen osat

Padauk Programmerin osat ovat seuraavat:

Padauk Programmer Osat1.jpg
Padauk Programmer Osat2.jpg
  1. Piirilevy
  2. Korjaussarja
  3. USB-mini B liitin
  4. 16-pin ohjelmointiliitin
  5. 8-pin ohjelmointiliitin
  6. Breakout - levy ohjelmointiliittimille tms.
  7. Breakout - levy SOT23-6 kannalle
  8. Ohjelmointiliitin 2x3 pin riviliitin (ei mukana komponettikuvissa, näkyy valmiissa laitteessa)

Korjaussarjaa tarvittiin, koska piirikaavioon meni PA6 ja PA7 signaalit ristiin. Tämä on korjattu versiossa 2.0.0.

SOT23-6 kannan breakout - levy (kuvassa punainen) on Free PDK sivuilta, ja se muuntaa SOP-kantojen pinnijärjestyksen SOT23-6 kannan mukaiseksi. Toistaiseksi SOT23-6 ohjelmointiliitintä ei ole (Padauk piirille PMS150C-U6). Niiden saatavuus on huono ja hinta korkea. Vaihtoehtoina on tehdä itse sopiva liitin esim. 3d-tulostuksena, tai hankkia SOT23-6 ohjelmointiliitin aliexpress.com:sta ja muokata siitä sopiva.

Alla kuva valmiista ohjelmointilaitteesta, jossa paikallaan SOP-16 ohjelmointiliitin ja siinä uudelleenohjelmoitava PFS154-16 prosessori.

Padauk Programmer.jpg











Valmistusohjeet

Padauk Programmer on toteutettu Free PDK toteutuksen piirikaavion pohjalta. Piirikaaviota on muutettu valmistusteknisistä syistä, mm. vaihtamalla kide pintaliitoskomponentiksi ja valitsemalla JLCPCB:ltä saatavilla olevat komponentit. Laitteen elektroninen toiminta ei ole muuttunut ja samat ohjelmat toimivat Helsinki Hacklab toteutuksessa kuin alkuperäisessä toteutuksessa.
Yhteensopivat versiot ovat:
Hardware:1.2 Firmware:1.3 Protocol:1.3
Piirilevyn valmistukseen tarvittavat tiedostot on lueteltu tämän dokumentin Tiedostot - osiossa.

Käyttö

Padauk prosessorien ohjelmointipinnit ovat piirin "alalaidassa", pääsääntöisesti samat ja samassa järjestyksessä useimmilla Padauk prosessoreilla. SOT23-6 kanta on selkeä poikkeus.

Prosessori asetetaan ohjelmointikantaan seuraavasti:

Prosessorin asettelu
  1. Aseta ohjelmointilaite USB-liitin vasemmalle
  2. Aseta prosessorin ohjelmointipinnit laitteen liittimen alalaitaan (merkitty kuvassa suorakulmiolla)
  3. Aseta prosessorin 1-pinni vasempaan laitaan yläsuuntaan (merkitty kuvassa ympyrällä)






Padauk Programmerin käyttöön tarvitset tietokoneeseesi ohjelman nimeltä easypdkprog, joka on saatavilla täältä: Free PDK

Optiota -v ei yleensä tarvita, mutta käytetään näissä esimerkeissä.

Ohjelman toimivuuden voi testata seuraavasti:

 ./easypdkprog -v
 Usage: easypdkprog [OPTION...] list|probe|read|write|erase|start [FILE]
 Try `easypdkprog --help' or `easypdkprog --usage' for more information.


Ohjelmointilaitteen toiminnan voi testata seuraavalla komennolla:

 ./easypdkprog -v probe


Ohjelma vastaa seuraavasti:

  • Ohjelmointilaitetta ei tunnisteta
 ./easypdkprog -v probe
 Searching programmer... (tried serial ports up to /dev/ttyACM998) No programmer found
  • Ohjelmointilaite tunnistetaan, ei prosessoria
 ./easypdkprog -v probe
 Searching programmer... found: /dev/ttyACM0
 FREE-PDK EASY PROG - Hardware:1.2 Firmware:1.3 Protocol:1.3
 Probing IC... Nothing found.
  • Ohjelmointilaite tunnistetaan, prosessori tunnistetaan
 ./easypdkprog -v probe
 Searching programmer... found: /dev/ttyACM0
 FREE-PDK EASY PROG - Hardware:1.2 Firmware:1.3 Protocol:1.3
 Probing IC... found.
 TYPE:FLASH RSP:0x1AA1 VPP=4.50 VDD=2.00
 IC is supported: PFS154 ICID:0xAA1
  • Ohjelmointilaite tunnistetaan, prosessori tunnistetaan, jossa helloworld esimerkki
 ./easypdkprog -v start
 Searching programmer... found: /dev/ttyACM0
 FREE-PDK EASY PROG - Hardware:1.2 Firmware:1.3 Protocol:1.3
 Running IC (5.00V)... IC started, press [Esc] to stop.
 Connected @118226 baud
 Hello World!
 Hello World!
 Hello World!
 [ESC]
 IC stopped


  • Ylläviitatun esimerkkiohjelman helloworld saa ladattua prosessoriin PFS154 seuraavasti:
 ./easypdkprog -v -n PFS154 write helloworld_pfs154.ihx
 Searching programmer... found: /dev/ttyACM0
 FREE-PDK EASY PROG - Hardware:1.2 Firmware:1.3 Protocol:1.3
 Erasing IC... done.
 Blank check IC... done.
 Writing IC (184 words)... done.
 Verifiying IC... done.
 Calibrating IC
 * IHRC SYSCLK=8000000Hz @ 4.00V ... calibration result: 7966623Hz (0x83)  done.

Ohjelman komennot saa näytölle seuraavasti:

 ./easypdkprog --help
 Usage: easypdkprog [OPTION...] list|probe|read|write|erase|start [FILE]
 easypdkprog -- read, write and execute programs on PADAUK microcontroller
 https://free-pdk.github.io
 
     --allowsecfuse         Allow setting the security fuse.
 -b, --bin                  Binary file output. Default: ihex8
 -f, --fuse=FUSE            FUSE value, e.g. 0x31FD
 -i, --icid=ID              IC ID 12 bit, e.g. 0xAA1
     --noblankchk           Skip blank check before write
     --nocalibrate          Skip calibration after write.
     --noerase              Skip erase before write
     --noverify             Skip verify after write
 -n, --icname=NAME          IC name, e.g. PFS154
 -p, --port=PORT            COM port of programmer. Default: Auto search
 -r, --runvdd=VDD           Voltage for running the IC. Default: 5.0
     --securefill           Fill unused space with 0 (NOP) to prevent readout
 -s, --serial=SERIAL        SERIAL value (64bit), e.g. 0x123456789ABCDEF0
 -v, --verbose              Verbose output
 -?, --help                 Give this help list
     --usage                Give a short usage message
 -V, --version              Print program version
 
 Mandatory or optional arguments to long options are also mandatory or optional
 for any corresponding short options.


 ./easypdkprog --usage
 Usage: easypdkprog [-bv?V] [-f FUSE] [-i ID] [-n NAME] [-p PORT] [-r VDD]
           [-s SERIAL] [--allowsecfuse] [--bin] [--fuse=FUSE] [--icid=ID]
           [--noblankchk] [--nocalibrate] [--noerase] [--noverify]
           [--icname=NAME] [--port=PORT] [--runvdd=VDD] [--securefill]
           [--serial=SERIAL] [--verbose] [--help] [--usage] [--version]
           list|probe|read|write|erase|start [FILE]

Padauk emulaattori

Helsinki Hacklab:lla on Padauk emulaattori (5S-I-S02B). Ohjelma ja ohjeet sen käyttöön löytyvät Padauk:in sivuilta http://www.padauk.com.tw/index_en.aspx tai Tiedostot - osiossa.

Padauk datasheetit

Datasheetit löytyvät Padauk:in sivuilta http://www.padauk.com.tw/index_en.aspx tai Tiedostot - osiossa.

Tiedostot

Ohjelmat voi ladata URL:sta: https://github.com/free-pdk/easy-pdk-programmer-software/releases/tag/1.3

Ohjelman easypdkprog tiedostot ovat seuraavat:
EASYPDKPROG_LINUX_20200713_1.3.zip
EASYPDKPROG_MAC_20200713_1.3.zip
EASYPDKPROG_WIN_20200713_1.3.zip
easy-pdk-programmer-software-1.3.tar.gz
easy-pdk-programmer-software-1.3.zip

Padauk Programmerin Hacklab version 2.0.0 tiedostot:
Piirikaavio Padauk-MCU-Programmer_2-0-0.pdf
Gerber tiedostot Padauk-MCU-Programmer_2-0-0_gerber.zip
Osaluettelo Padauk-MCU-Programmer_2-0-0_BoM.csv
Osasijoittelu Padauk-MCU-Programmer_2-0-0_PnP.csv
Kaikki valmistustiedot, tehty DipTrace ohjelmistolla Padauk-MCU-Programmer_R2-0-0.zip

Padauk datasheets, ohjelmat ja manuaalit:
MCU_IDE_0.90.zip MCU_IDE_0.90.zip
IDE Käyttöohje IDE_UM_EN_V102_20190820.pdf
5S-ICE Käyttöohje 5S-ICE_UM_EN_V002_20181105.pdf
PMS150C datasheet PMS15A,PMS150C datasheet V108_EN_20200724.pdf
PFS154 datasheet PFS154 datasheet_v106_EN_20200609.pdf
Padauk prosessorien pakkaustiedot PADAUK_Package_information_V009.pdf
Padauk prosessoriluettelo selection_guide_2019H1__20190227_EN.pdf

Linkit

Linkit käytettyihin sivustoihin. Linkkien voimassaolo tai toimivuus tai tietojen saatavuus riippuu sivustosta.

http://www.padauk.com.tw/index_en.aspx
https://github.com/free-pdk
http://jlcpcb.com
https://lcsc.com
https://easyeda.com
https://free-pdk.github.io

COPYRIGHT AND LICENSE

The Padauk Programmer software is copyright of Free PDK:
Copyright (C) 2019-2020 freepdk https://free-pdk.github.io
free-pdk/easy-pdk-programmer-software is licensed under the GNU General Public License v3.0

free-pdk/easy-pdk-programmer-hardware is licensed under the Creative Commons Attribution Share Alike 4.0 International

All easypdkprog software is unmodified copies of the original version 1.3.
The schematic and hardware is modified to:

  • Enable smt production (eg. crystal)
  • Use components available from JLCPCB for PCB and Assembly

The Helsinki Hacklab modified hardware is electronically and functionally compatible with the original Free PDK versions:
Hardware:1.2
Firmware:1.3
Protocol:1.3

All files made available here are freely available from web pages by their copyright owners, or have references to the copyright owners. All files from Helsinki Hacklab are made freely available by their corresponding copyright owners. Use of any of these files and information is at the risk of the user.


--Matti Nummi 17. tammikuuta 2021 kello 19.47 (EET)