¿Por qué necesitamos programadores de hardware?

Tienes razón, programar los AVR es bastante fácil. Es solo un protocolo personalizado implementado sobre SPI, que se ejecuta a bajo voltaje. SCK es necesario.

Sin embargo, la programación de PIC más antiguos (y la programación AVR sin ISP) requiere altos voltajes y un protocolo personalizado diferente. Esto requiere un programador de hardware especial.

Otros dispositivos son más complejos. La mayoría de los microcontroladores ARM se deben programar a través de JTAG, aquí la memoria se escribe directamente y se le indica al procesador que escriba en el flash. Una vez más, cada dispositivo es diferente.

Hice mucha investigación y me estoy preparando para comenzar a jugar con AVR, pero en realidad nunca usé uno, por lo que esto puede estar mal, pero:

La mayoría de los programadores baratos no admiten la programación de alto voltaje AVR. Es necesario si el controlador está configurado para que no sea programable mediante el uso de bits de fusible o si de alguna manera usted cometió algunos errores graves y necesita restablecerlo a los valores predeterminados, etc.

La mayoría de los programadores AVR baratos son solo sincronizar interfaces seriales con una línea de reinicio. Puede usar un FT232 para realizar bitbang a través de la Interfaz Periférica Serial (SPI). El FT232 está diseñado para la sincronización asíncrona en serie, por lo que todo se hace en software.

Puede simplemente cargar un gestor de arranque como arduino que le permitiría cargar código a través de la interfaz serial asíncrona utilizando el ft232 en modo normal o cualquier interfaz asíncrona serial utilizando los convertidores de nivel según sea necesario. Simplemente no olvide usar el cargador de arranque correcto para la velocidad de su reloj y para configurar correctamente los bytes del fusible.

Muchos dispositivos programables históricamente han requerido que se programen utilizando secuencias de señales cronometradas con relativa precisión. En muchos casos, si uno solo quisiera programar un tipo particular de dispositivo, el hardware requerido hubiera sido bastante simple, pero dado que los diferentes dispositivos tenían diferentes requisitos, construir un programador de propósito más general era algo más difícil.

Hoy en día, uno probablemente podría programar más del 50% de los dispositivos programables usando nada más que un cable de E / S USB y un software para PC, pero los programadores de "hardware" aún tienen una ventaja de velocidad considerable. Para que la PC reaccione a una señal recibida por un dispositivo USB y envíe una respuesta, generalmente toma un mínimo de 1-2 milisegundos. Si una secuencia de programación requiere que se le pregunte repetidamente a un dispositivo cuando esté listo para la siguiente porción de datos y luego se envíe, el uso de un simple cable de E / S agregaría un milisegundo adicional o dos al tiempo requerido para manejar cada porción. Dependiendo de la naturaleza del dispositivo en cuestión, eso podría aumentar el tiempo total requerido para la programación en un orden de magnitud en comparación con un programador que se podría decir, mientras se espera que un dispositivo esté listo, lo que debería hacer una vez que lo esté.

Personalmente, me gusta el enfoque de que los dispositivos equipados con flash se envíen de fábrica con un cargador de arranque en la memoria que se puede usar con un mínimo de hardware de programación. Si el dispositivo admite la programación flash bajo el control del software, este enfoque puede simplificar la producción sin agregar nada al costo del silicio más allá del muy pequeño tiempo marginal requerido para tener el programa de accesorios de prueba de fábrica en el cargador de arranque después de que haya hecho todo lo demás .