步驟1：什么是保險(xiǎn)絲？

當(dāng)我們開始了解保險(xiǎn)絲設(shè)置時(shí)，我們腦海中浮現(xiàn)出的根本問題是：保險(xiǎn)絲到底是什么？為什么我們需要花時(shí)間去學(xué)習(xí)它們？

我希望這本指南對(duì)找到問題的答案有所幫助。

首先，AVR MCU通常具有三個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域：1）FLASH，專用于程序代碼。

2）SRAM，用于運(yùn)行時(shí)變量。

3）EEPROM，可由用戶代碼用來存儲(chǔ)在MCU關(guān)閉時(shí)必須保留的數(shù)據(jù)。

4）現(xiàn)在，保險(xiǎn)絲形成了可用于編程的第四個(gè)存儲(chǔ)區(qū)。它包含一些包含這些位的字節(jié)。

簡(jiǎn)單地說，保險(xiǎn)絲是微控制器存儲(chǔ)器的一部分，為某些功能保留，這些功能決定了微控制器的工作方式。準(zhǔn)確地說，保險(xiǎn)絲是保留的。微控制器中EEPROM存儲(chǔ)器的一部分。 EEPROM代表電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器。 EEPROM是非易失性存儲(chǔ)器。非易失性是指一旦存儲(chǔ)，即使關(guān)閉電源也可以保留存儲(chǔ)器。保險(xiǎn)絲是控制低電平功能和引腳分配的EEPROM位。保險(xiǎn)絲不能通過程序訪問，只能由芯片程序員進(jìn)行更改。我將在后面解釋我的低級(jí)功能。如我所說，程序一旦完成就無法使用熔絲設(shè)置，這意味著微控制器芯片中運(yùn)行的程序無法更改熔絲設(shè)置。即使您使用的是“自編程”微控制器，即允許其上運(yùn)行的引導(dǎo)加載程序軟件將程序上傳到其閃存的微控制器，您也無法更改熔絲位。

盡管我簡(jiǎn)要瀏覽了整個(gè)主題，但我主要打算展示如何為avr微控制器設(shè)置保險(xiǎn)絲，以便使用外部時(shí)鐘運(yùn)行它。

步驟2：為什么需要編程保險(xiǎn)絲？

保險(xiǎn)絲控制著微控制器的工作方式，因此更改保險(xiǎn)絲設(shè)置可以使我們根據(jù)自己的要求來更改和修改微控制器。在芯片可以用于外部環(huán)境之前，該芯片中很少有用于配置它的參數(shù)。這些參數(shù)通過保險(xiǎn)絲位設(shè)置。換句話說，保險(xiǎn)絲位決定芯片的性能，是否具有引導(dǎo)加載程序，運(yùn)行的速度和電壓，看門狗定時(shí)器條件，存儲(chǔ)器保護(hù)模式，啟動(dòng)選項(xiàng)，時(shí)鐘源和分頻器，編程選項(xiàng)，斷電檢測(cè)等。

保險(xiǎn)絲位的主要優(yōu)點(diǎn)非常明顯，可以根據(jù)情況配置微控制器。無法通過程序代碼更改時(shí)鐘行為。不同的AVR型號(hào)之間的保險(xiǎn)絲位差異很大。

步驟3：如何編程保險(xiǎn)絲？

在開始之前，我們需要查看Atmega8的保險(xiǎn)絲位和的初始值。他們。由于即時(shí)通訊使我可以通過移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行操作，因此我制作了包含所需詳細(xì)信息的表格。我使用Google Sheet Android應(yīng)用程序創(chuàng)建了它。我找不到將它們轉(zhuǎn)換為圖片的方法。因此，我在這里發(fā)布了鏈接。

Atmega 8的保險(xiǎn)絲位（本教程中使用的那個(gè)im）

https://docs.google.com/spreadsheets/d/1haE2Sprdsa-NgKYsOQlwI99WHfGqCItJutG4h-MnOus/edit？usp = docslist_api

現(xiàn)在，我們將繼續(xù)介紹如何根據(jù)所使用的特定編程器對(duì)AVR中的熔絲位進(jìn)行編程的詳細(xì)信息。首先，我們應(yīng)該查閱程序員的手冊(cè)以了解詳細(xì)信息。例如，如果您將STK600與AVR Studio一起使用，則STK600窗口具有標(biāo)簽為Fuses的選項(xiàng)卡，您可以在其中設(shè)置不同的位，并可以在其中編程，驗(yàn)證或讀取保險(xiǎn)絲位。

（例如，我使用的是Atmega8。我主要使用Atmega 8，因?yàn)樗阋瞬⑶铱梢匀菁{大多數(shù)項(xiàng)目的內(nèi)存）。

大多數(shù)人對(duì)此主題感到困惑。簡(jiǎn)而言之，只有兩種類型的保險(xiǎn)絲：高保險(xiǎn)絲（hfuse）和低保險(xiǎn)絲（lfuse），某些微控制器還有一個(gè)額外的保險(xiǎn)絲字節(jié)，稱為擴(kuò)展保險(xiǎn)絲（efuse）。

最令人困惑的部分是這里。熔絲位的未編程狀態(tài)為邏輯高或1，對(duì)任何熔絲位進(jìn)行編程都會(huì)將其電平更改為邏輯低或0。

“要記住的一個(gè)例外是-與引導(dǎo)加載程序相關(guān)的熔絲位不能從軟件，但是可以使用并行/串行編程工具以編程模式進(jìn)行訪問?！?/p>

如上圖所示，顯示了保險(xiǎn)絲及其位值和位數(shù)。上面提到的保險(xiǎn)絲的一些功能是：-（我在發(fā)布的圖中使用了Atmega 8數(shù)據(jù)表）。

高保險(xiǎn)絲字節(jié)（hfuse）

1）第一位是BOOTRST，即默認(rèn)情況下未編程（1）。如果將該位編程為（0），則在加電或器件復(fù)位后，它將從引導(dǎo)加載程序存儲(chǔ)器部分開始執(zhí)行程序。簡(jiǎn)而言之，如果使用引導(dǎo)程序來閃存MCU，則必須使能該位。如果僅使用ISP編程器上載固件，則不要更改此位。如果使用引導(dǎo)加載程序，則BOOTSZ0和BOOTSZ1也很重要。這些位允許選擇引導(dǎo)加載程序節(jié)的大小。

2）下一位是EESAVE。如果對(duì)此熔絲進(jìn)行了編程（通過寫入0），則在芯片擦除過程中EEPROM存儲(chǔ)器保持不變。有時(shí)，這種保險(xiǎn)絲可能會(huì)有所幫助。例如，如果您將一些重要數(shù)據(jù)（例如校準(zhǔn)值）保留在EEPROM存儲(chǔ)器中，并且需要在不丟失數(shù)據(jù)的情況下更新程序，則可以對(duì)該位置進(jìn)行編程。但是，如果要在擦除后始終保持干凈的芯片，則不要更改該位（設(shè)置為1）。

3）WDTON位用于初始設(shè)置看門狗定時(shí)器。如果對(duì)此進(jìn)行編程，則在不特別注意的情況下，將強(qiáng)制您的看門狗定時(shí)器始終處于打開狀態(tài)，并保持周期性地重置芯片。如果不需要看門狗，則不要對(duì)其編程。

4）SPIEN位用于禁用串行編程模式ISP。實(shí)際上，不可能從串行模式禁用該位。必須通過高壓編程來完成。

5）RSTDSBL位的情況與此相同。它用于禁用將RESET引腳轉(zhuǎn)換為I/O的復(fù)位功能。通常不建議這樣做。并且當(dāng)在ISP模式下對(duì)器件進(jìn)行編程時(shí)，不能將其禁用。

6）CKOPT位用于選擇振蕩器選項(xiàng)。

低熔絲（熔絲）

讓我們看一下熔絲的低字節(jié)。

1 ）一組四個(gè)相似的位（CKSEL0至CKSEL3）用于選擇時(shí)鐘選項(xiàng)。默認(rèn)情況下，CKSEL0至CKSEL3保險(xiǎn)絲被設(shè)置為選擇內(nèi)部8MHz RC振蕩器。但是我們知道AVR可以用更多不同的方式計(jì)時(shí)：

*校準(zhǔn)的內(nèi)部RC振蕩器（默認(rèn)8MHz）

*外部RC振蕩器

*外部晶體或晶體諧振器

*外部低頻晶體

*外部時(shí)鐘信號(hào)源

我將在下一步中說明有關(guān)SUT（啟動(dòng)時(shí)間）的內(nèi)容。

稍后，我將在本指南中介紹如何自行計(jì)算這些值。

2）BODEN或掉電檢測(cè)使能位使能掉電檢測(cè)。通常禁用掉電檢測(cè)（1）。將該位編程為低（0）使能進(jìn)行掉電檢測(cè)。此功能的原因是-當(dāng)電源電壓低于微控制器所需的電壓時(shí)，它開始出現(xiàn)異常行為。它可能會(huì)開始擦除自己的內(nèi)存，也可能會(huì)從其閃存中運(yùn)行隨機(jī)部分。為避免這種情況，提供了掉電檢測(cè)功能。一旦電源電壓低于設(shè)定的BOD電平，芯片將安全切換。當(dāng)電源電壓再次恢復(fù)正常時(shí)，芯片將重新啟動(dòng)。

BODLEVEL-通過此位，我們可以設(shè)置掉電檢測(cè)電平。例如-如果微控制器以3.3伏特運(yùn)行，我們可以將掉電檢測(cè)電平設(shè)置為2.7伏特，這樣，如果電源電壓低于此電壓，則微控制器將安全關(guān)閉。

此處要注意的有趣功能是的，像Atmega 32這樣的其他AVR微控制器也有一些不同的熔斷器，例如在高熔斷器字節(jié)中有OCDEN和JTAGEN，在Atmega 328p中有DWEN等。

我為低質(zhì)量的圖片表示歉意，因?yàn)槲腋鶕?jù)我的要求對(duì)此進(jìn)行了說明機(jī)器人。

第4步：對(duì)時(shí)鐘和振蕩器的了解。

是的，確實(shí)有很多保險(xiǎn)絲計(jì)算器應(yīng)用可用互聯(lián)網(wǎng)。但是我個(gè)人在徹底學(xué)習(xí)該主題之前不喜歡使用它?，F(xiàn)在是時(shí)候了解我們自己對(duì)熔絲位進(jìn)行編程的方式了。我將撰寫如何根據(jù)我們的需求選擇和更改不同的時(shí)鐘功能。在開始編程之前，我們需要學(xué)習(xí)與該主題相關(guān)的一些術(shù)語。

什么是時(shí)鐘？

時(shí)鐘只是一種可以跟蹤時(shí)間的設(shè)備，它可以帶給您節(jié)拍的感覺搬去。例如，墻上的時(shí)鐘以秒為單位遞增。節(jié)拍器的節(jié)拍器可能每半秒或整秒給您一個(gè)節(jié)拍。時(shí)鐘滴答（每秒周期）的次數(shù)稱為其頻率，以赫茲（Hz或周期/秒）為單位。同樣，Atmega內(nèi)部也有一個(gè)時(shí)鐘，其速度直接與其每秒（在時(shí)鐘的每個(gè)滴答/周期內(nèi)）可以執(zhí)行多少條指令有關(guān)。大多數(shù)AVR附帶的默認(rèn)時(shí)鐘速度為1 MHz（每秒1百萬個(gè)周期）。

內(nèi)部振蕩器的唯一缺點(diǎn)是其頻率隨施加的電壓和溫度而變化，而其他時(shí)鐘則沒有這種情況。源。

如何設(shè)置時(shí)鐘速度？

我們有兩個(gè)選擇：

使用內(nèi)部時(shí)鐘或外部時(shí)鐘。如果我們編寫的代碼可以執(zhí)行基本操作，并且不需要精確計(jì)時(shí)，則內(nèi)部時(shí)鐘就足夠了。在任何其他情況下，尤其是對(duì)于通信（例如，使用UART），時(shí)序至關(guān)重要。在這種情況下，我們需要一種替代方法，因此我們使用諸如晶體，諧振器，振蕩器和時(shí)鐘之類的東西。它們都適合以我們想要的頻率產(chǎn)生我們想要的節(jié)拍，但是在業(yè)余愛好者中最常見的是晶體和諧振器。在本教程中，我們將使用一個(gè)晶體。

要使用該晶體，我們還需要兩個(gè)18-22 pF陶瓷電容器。另一方面，諧振器將電容器和晶體內(nèi)置于一個(gè)封裝中，因此使其更加緊湊。這幾乎只是差異，但是如果使用諧振器，則在設(shè)置熔絲位方面可能會(huì)有細(xì)微的差異。振蕩器需要一個(gè)外部電源來工作，并且通常具有四個(gè)引腳。

啟動(dòng)時(shí)間（SUT）

時(shí)鐘源通常需要一點(diǎn)時(shí)間進(jìn)行預(yù)熱，并在微控制器啟動(dòng)時(shí)向我們提供可靠的信號(hào)已開啟。這稱為啟動(dòng)時(shí)間。

步驟5：自行編程時(shí)鐘保險(xiǎn)絲！

您已經(jīng)對(duì)保險(xiǎn)絲字節(jié)及其工作原理以及在微控制器（此處為Atmega 8）中的功能有一個(gè)大概的基本了解?，F(xiàn)在，我們正在進(jìn)入編程階段。我主要是出于這個(gè)目的使用Winavr，所以我無法告訴您如何使用極限刻錄機(jī)和其他工具來實(shí)現(xiàn)。

我們現(xiàn)在知道我們必須從高熔絲字節(jié)更改CKOPT（第4位）并進(jìn)行更改低熔絲字節(jié)中的CKSEL0，CKSEL1，CKSEL2，CKSEL3和SUT0，SUT1的值，因?yàn)樗鼈兪强刂茣r(shí)鐘設(shè)置的位。由于我們僅配置時(shí)鐘設(shè)置，因此其他保險(xiǎn)絲設(shè)置將保持不變。如果甚至錯(cuò)誤地更改了其他保險(xiǎn)絲的位值，微控制器也會(huì)變磚。

此電子表格包含低保險(xiǎn)絲位CKSEL3，CKSEL2，CKSEL1和CKSEL0的選項(xiàng)。這將幫助我們選擇需要用于微控制器的時(shí)鐘源。我已經(jīng)從Atmega8的數(shù)據(jù)表中制作了這個(gè)Google工作表，請(qǐng)與教程保持打開狀態(tài)

鏈接在這里-

https://docs.google.com/spreadsheets/d/11IjfDRkWHNW0dj0FEKCDzZMcXTvDuv1Q4jMPNpIYck0/edit ？usp = docslist_api

因此，由于我使用外部晶體運(yùn)行微控制器，因此我將使用與該選項(xiàng)相對(duì)應(yīng)的值CKSEL3-CKSEL0。但是我們看到，這些值在1111-1010范圍內(nèi)。要選擇準(zhǔn)確的值，我們需要查看另一個(gè)表，該表包含了我們希望微控制器獲得的頻率值。這是一張根據(jù)頻率包含CKOPT值和CKSEL3-1值的表。選擇編程的CKOPT值（0）。編程的CKOPT值用于高頻操作。我還將CKSEL3-1的值選擇為111?，F(xiàn)在，我們需要從中選擇CKSEL0，SUT1和SUT0值的選項(xiàng)。這是鏈接-https://docs.google.com/spreadsheets/d/1028hW05QgAiBQzUzOMjDfJ1VCY8tcOMtgQAsnH5xOWw/edit？usp=docslist_api

如果您查找表格，則會(huì)找到啟動(dòng)時(shí)間及其對(duì)應(yīng)選項(xiàng)的列表位值。我選擇具有65毫秒啟動(dòng)延遲時(shí)間的晶體振蕩器，因?yàn)槲以谶@里使用了晶體振蕩器。因此，根據(jù)表，CKSEL0值為1，SUT1值為1，SUT0值為1。由于我們使用的是晶體振蕩器，并且啟動(dòng)時(shí)間與晶體振蕩器相對(duì)應(yīng)，因此我們的CKSEL3-CKSEL0值將變?yōu)?111.

這完成了我們的選擇選項(xiàng)。

第6步：總結(jié)。

上一步可能看起來很混亂，命令，但此步驟將清楚地顯示整個(gè)過程。

那么，我們實(shí)際上要做什么？

我們有一個(gè)微控制器（這里是Atmega 8）。它以出廠時(shí)的默認(rèn)頻率運(yùn)行。我們想在16Mhz外部晶體上運(yùn)行它。

那到底該怎么做？?jī)H查看和更改熔絲位值。我們也不要忘記，1表示未編程，0表示已編程。現(xiàn)在，芯片處于默認(rèn)的熔絲字節(jié)配置。首先，我們需要決定如何運(yùn)行微控制器？為簡(jiǎn)單起見，讓我們假設(shè)只有三個(gè)選項(xiàng)-外部晶體，外部諧振器或內(nèi)部振蕩器。

我們發(fā)現(xiàn)晶體振蕩器是一種可靠的計(jì)時(shí)源，我們不介意為兩個(gè)22pf電容器花一點(diǎn)錢?，F(xiàn)在，我們的選擇很明確，我們希望使用外部晶體來運(yùn)行AVR芯片。

但是從哪里可以得到選擇外部晶體振蕩器的選項(xiàng)？

在熔絲低位字節(jié)中的CKSEL3至CKSEL0中提供了這些選項(xiàng)。

我們查看了微控制器數(shù)據(jù)表中提供的表格，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)稱為陶瓷諧振器或晶振的選件。我們當(dāng)然希望如此，因此我們記下與之關(guān)聯(lián)的CKSEL3-CKSEL0的位值。

Hmm，但該范圍的值范圍為1111-1010。具體要選哪一個(gè)？以及如何指定晶體振蕩器的頻率？顯然，晶體有很多可用頻率，我們只想在16Mhz上運(yùn)行。為此，我們查看另一個(gè)表，其中包含頻率和與之配合使用的推薦電容器范圍。

在此表中，我們發(fā)現(xiàn)16Mhz大于1 Mhz，因此我們選擇該選項(xiàng)。與我們選擇的CKOPT相關(guān)的位的值為0，與此同時(shí)，我們?yōu)镃KSEL3-CKSEL1的值選擇了111。

現(xiàn)在我們可以確定我們正在運(yùn)行帶有16Mhz外部晶振的avr芯片。

我們剛剛閱讀了有關(guān)熔絲位的說明，并談到了一些晶振需要預(yù)熱并啟動(dòng)的啟動(dòng)時(shí)間資料發(fā)出可靠的信號(hào)。

我們?nèi)绾握业剿?/p>

我們?cè)俅卧谕恢噶钐峁┑谋砀裰姓业剿，F(xiàn)在此表包含CKSEL0值以及SUT1和SUT0值。我們選擇65毫秒的啟動(dòng)時(shí)間選項(xiàng)，因此我們的相應(yīng)位值為CKSEL0 -1，SUT1-1，SUT0-1-1。

因此，我們成功完成了低熔絲字節(jié)組的選擇。高熔絲字節(jié)設(shè)置為-

7）RSTDISBL- 1

6）WDTON-1

5）SPIEN -0

4）CKOPT -1 《3》 EESAVE -1

2 ）BOOTSZ1 -0

1）BOOTSZ0 -0

0）BOOTRST -1

現(xiàn)在我們必須將它們更改為-

7）RSTDISBL -1

6）WDTON -1

5）SPIEN -0

4）CKOPT -0

3）EESAVE -1

2）BOOTSZ1 -0

1）BOOTSZ0 -0

0）BOOTRST -1

11001001（二進(jìn)制）或C9（十六進(jìn)制）。我們只是將CKOPT從1更改為0，其他所有都保持不變。

現(xiàn)在是低熔絲字節(jié)，最初是-

7）BODLEVEL -1

6）BODEN -1

5 ）SUT1 -1

4）SUT0 -0

3）CKSEL3 -0

2）CKSEL2 -0

1）CKSEL1 -0

0）CKSEL0 -1

我們正在改變-7）BODLEVEL -1

6）BODEN -1

5）SUT1 -1

4）SUT0 -1 《3》 CKSEL3 -1 《2》 CKSEL2- 1

1）CKSEL1 -1 《0》 0）CKSEL0 -1

二進(jìn)制為11111111，十六進(jìn)制為FF。

現(xiàn)在，既然完成了evrything，我們只需要在微控制器中刻錄這些新設(shè)置即可。

使用avrdude語法，它應(yīng)該是-

avrdude -c usbasp -p m8 -U lfuse：w： 0b11111111：m -U hfuse：w：0b11001001：m

但是最好以十六進(jìn)制形式編寫，例如-

avrdude -c usbasp -p m8 -U lfuse：w：0xff：m -U hfuse： w：0xC9：m

Atmega8內(nèi)部1Mhz振蕩器的默認(rèn)值為-

avrdude -p atmega8 -c usbasp -U lfuse：w：0xE1：m -U hfuse：w：0xD9：m

最后，整個(gè)過程到此結(jié)束。盡管這并不能完全解釋保險(xiǎn)絲及其編程方法，但對(duì)于初學(xué)者來說，這絕對(duì)是一個(gè)大概的主意。

責(zé)任編輯：wv