Arduino-Problem auf Win10 [gelöst]

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H.A.R.R.Y.
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Arduino-Problem auf Win10 [gelöst]

Beitrag von H.A.R.R.Y. » 01 Aug 2021, 20:41

Hallo zusammen,

mir kommt ein sehr seltsames Verhalten unter, für das ich keine Lösung finde. Eventuell kann mir hier jemand weiterhelfen?

Ich besitze seit kurzem ein Arduino-Derivat (Mojo V3) mit
  • ATmega32U4 (nein, kein ftDuino und auch kein Leonardo) auf 8 MHz
  • einem Caterina-Bootlader (Hersteller-Original) - VID/PID 0x29DD/0x0001
  • einem User-Programm (Hersteller-Demo) - VID/PID 0x29DD/0x8001
  • der Eigenschaft Bus-powered mit bis zu 500 mA
Beide Programmteile melden sich normalerweise beim PC als USB-CDC-Klasse an und bekommen einen COM-Port zugewiesen. In meinem Fall ist es zunächst COM9, den das User-Programm bekommt. Der Teil funktioniert komplett wie er soll. Ein vom Hersteller mitgeliefertes Tool kommuniziert einwandfrei mit dem User-Programm. Auch der Kniff mit den "1200 Baud", um den Bootlader zu starten, funktioniert noch. Sobald der Bootlader anlaufen soll ist jedoch Feierabend, am Win10-PC ist keinerlei USB-Kommunikation mehr zu verzeichnen. Auch diverse USB-Sniffer zeigen Funkstille! Es kommt keinerlei Fehlermeldung und auch im Win10-Gerätemanager ist nichts zu finden, nicht mal ein Problemgerät. Nur der User-Programm-Teil macht USB-Kommunikation.

Zuerst dachte ich an einen Fehler im Bootlader (dass gar keiner drin wäre) und habe heute fleißig gewerkelt um den ATmega32U4 per ISP an ein STK500 anzuschliessen. Und dazu brauchte ich auch meinen alten WinXP-PC. Das Ende vom Lied:
Am WinXP bekomme ich Lebenszeichen sowohl vom Bootlader (!) als auch vom User-Programm. Am Win10 PC stellt sich der Bootlader (und nur der) tot. Am Bootlader oder am Arduino kann es also eher nicht liegen sonst ginge auch auf dem WinXP nichts.

Die Sourcecodes der Programmteile habe ich analysiert, abgesehen von der VID/PID ist der Bootlader exakt identisch mit jedem Arduino-Leonardo oder Sparkfun ProMicro Bootlader. Letztere arbeiten in allen Lebenslagen auch am Win10 PC.

Was mir noch auffiel: Am Win10-PC kommt der Bootlader nicht nach dem Timeout zurück (hier 16 s anstelle der üblichen 8 s weil der Hersteller nicht an die 8 MHz anstelle der üblichen 16 MHz gedacht hat = Fehler #1), der µC scheint komplett "tot" zu sein. Am WinXP-PC läuft der Timeout dagegen ab und das User-Programm startet wieder. Explizit geprüft habe ich auch die Falle mit der Taktfrequenz. Laut Sourcecode (makefile) ist da korrekt 8 MHz vorgegeben. Auch das deckt sich mit meiner WinXP-Erfahrung. Um am Win10-PC das Teil wieder ans Leben zu bringen ist definitiv ein Ziehen des USB-Steckers erforderlich (leider gibt es keinen RESET-Knopf auf der Platine). Auch die diversen Fuses des ATmega32U4 sind überprüft und insbesondere Brown-Out ist auf 2.7 V eingestellt. Die USB-Spannung vom PC steht mit dem "toten" Bootlader bei etwa 4.85V, wenn das User-Programm läuft sind es 4.77 V. Das ist plausibel weil das User-Programm ein paar LEDs erleuchtet und daher mehr Stromverbrauch aufweist.

Ich habe keinen zweiten Win10-PC um eine Gegenprobe zu machen. Auf WinXP funktioniert die Maschinerie. Also liegt es am Win10-PC, oder? Das OS ist recht aktuell, damit scheiden veraltete Treiber aus. Auch der Umstand, dass andere USB-CDC-Klasse Geräte einwandfrei arbeiten spricht gegen ein Treiberproblem. Der Fehler mit der doppelten Timeout-Länge ist unschön aber eher die Rubrik "it's a feature" weil ich hier mehr Zeit hätte den avrdude zu starten.

Im Netzt habe ich herumgesucht aber leider nicht wirklich Ergebnisse gefunden die mir weiterhelfen. Im Arduino-Mikrokosmos ist das Problem anscheinend noch nie aufgetreten - es wollte wohl noch niemand den ATmega32U4 auf dem Board unter Win10 umprogrammieren.
  • Unter welchem Stichwort könnte ich fündig werden?
  • Könnte es sein, dass aus unerfindlichen Gründen mein Win10-PC die VID/PID des Bootladers verweigert? Gibt es solche selektiven Sperren im Windows (Windows-Defender oder wie das heißt)? USB-Sticks lassen sich als Klasse sperren, aber einzelne VID/PIDs?
  • Ist es eine zu niedrig eingestellte Stromaufnahme im Bootlader (Hersteller-Fehler #2: 100 mA im Bootlader aber nicht umsonst 500 mA im User-Programm) die der Win10 PC penibler überprüft und bei Überschreiten sang- und klanglos abwürgt?
Vorab ein dickes Danke für jeden sachdienlichen Hinweis.

Grüße
H.A.R.R.Y.
Zuletzt geändert von H.A.R.R.Y. am 03 Aug 2021, 08:47, insgesamt 1-mal geändert.
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Karl
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Re: Arduino-Problem auf Win10

Beitrag von Karl » 02 Aug 2021, 01:27

Hallo,
viel fällt mir auch nicht ein.
Programm als Administrator ?
WIN 10 ---> Programm ---> rechte Maustaste ---> Eigenschaften ---> Kompatibilität ---> Kompatibilitätsmodus ---> XP-SP2 oder SP3 ---> ?
Habe auch noch 2 alte, gut 20 Jahre alte, STK500, laufen allerdings auf Teufel komm raus nicht mit WIN 10.
Trauere auch dem XP nach, vor einigen Jahren die Boards mit Software verschenkt. Allerdings ohne Festplatten, die habe ich noch.
Kann mich ärgern.
Aber dafür habe ich noch einen kleinen DOS-PC mit DOS und sagenhaften 1,plus paar Bytes MB Speicher.
Grüße von
Karl

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H.A.R.R.Y.
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Re: Arduino-Problem auf Win10

Beitrag von H.A.R.R.Y. » 03 Aug 2021, 08:46

Hallo zusammen,

mittlerweile bin ich einen Schritt weiter. Die Fragen sind zwar nicht beantwortet aber nun auch nicht mehr relevant.

Vielmehr konnte ich den Fehler einkreisen, es liegt gar nicht am Bootlader! Der würde sogar funktionieren wenn er denn vom User-Programm aufgerufen würde. Da es sich um vom Hersteller bereitgestellte HEX-Files handelt, ging ich davon aus, dass diese auch verifiziert und korrekt wären. Offensichtlich ist dem aber nicht so. Und damit ist auch die Frage nach dem Win10-Thema obsolet.

Ebenfalls ist das Geheimnis gelüftet warum ich am WinXP den Bootlader aktiv bekam: Das STK500 gibt dem µC HW-RESETs. Die wiederum starten den Bootlader. Mit einem ergänzten RESET-Taster am Gerät kommt die Kommunikation auch unter Win10 mit dem Bootlader zu Stande. Es ist eindeutig der Punkt an dem aus dem User-Programm zum Bootlader gewechselt werden soll. Da ist beim Kompilieren wohl etwas derb daneben gegangen.

Für die Leute, die sich mit den AVRs nicht auskennen: Einschalten löst einen Power-On-RESET aus, externer Taster am RESET-Pin löst einen HW-RESET. Dazu gibt es noch Brown-Out-RESET und WDT-RESET. Das lässt sich per Programm alles sehr genau unterscheiden und bei Power-Up geht es durch den Bootlader ganz schnell durch zum User-Programm.

Grüße
H.A.R.R.Y.
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Re: Arduino-Problem auf Win10 [gelöst]

Beitrag von atzensepp » 03 Aug 2021, 20:01

Hallo Karl,

d.h.das HEX-File war korrupt. Dann nehme ich an, dass Du selber gebaute HEX-Files hochladen konntest. Gratulation!
Der Mojo 3 ist doch so ein FPGA-Teil. Wie kann dann der FPGA-Part gebrannt werden. Geht das über USB oder braucht man einen "Brenner"?

Florian

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H.A.R.R.Y.
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Re: Arduino-Problem auf Win10 [gelöst]

Beitrag von H.A.R.R.Y. » 03 Aug 2021, 21:20

Hallo Florian,

fragst Du jetzt Karl oder mich?

Falls Du mich fragst:
Das Mojo ist in der Tat ein FPGA-Board. Dazu ist noch der ATmega32U4 und ein SPI-FLASH auf der Platine.
Schaltpläne und noch mehr sind zu finden via https://alchitry.com/products/mojo-v3

Normalerweise kümmert sich der ATmega32U4 via USB um Kommunikation mit dem PC und lädt das FPGA aus dem SPI-FLASH. Es gibt verschiedene Möglichkeiten der Konfiguration. Während der Experimentierphase kann das FPGA auch vom PC aus mit der Konfiguration versorgt werden, per USB. Ein spezieller Brenner (JTAG-Player) ist nicht notwendig. Ist ganz nett gemacht und für mich passt die HW beängstigend perfekt. Die SW bekommt ein Tuning für mehr Übertragungsrate zwischen PC und FPGA-Applikation.

Nur so zur Sicherheit: Das FPGA bekommt keine hex-Files (ginge aber auch). Das bekommt binäre Dateien, oder bestimmte Teile aus Bitstreams.

Mit dem Hersteller des Mojo habe ich mittlerweile Kontakt. Die Original-hex-Files sind eher nicht korrupt. Entweder eine falsche Fuse-Einstellung am ATmega oder schlicht ein defekter µC. Irgendwie scheint es als ob der WDT nicht auslöst. Naja gut, da ich mittlerweile einen speziellen ISP-Adapter gebaut habe und das Ding immerhin auf harten RESET reagiert, kann ich meine eigenen Vorstellungen zum ATmega32U4 trotzdem umsetzen. Immerhin frisst er jetzt schon Xilinx bitstreams (.bit anstelle .bin) vom USB. Der Rest kommt dann der Reihe nach.

Grüße
H.A.R.R.Y.
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Karl
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Re: Arduino-Problem auf Win10 [gelöst]

Beitrag von Karl » 03 Aug 2021, 22:29

Hallo,
dann wünsche ich dem H.A.R.R.Y. interessante Stunden und noch mehr
Erfolge mit dem Mojo-FPGA-Board und Fischertechnik.

Ich für meinen Teil werde mich wohl nicht mehr damit befassen. Habe selbst
noch viel anderes vor. Bin ja schon Ü70. Ja, ich weiß, die zweite Jugend. ;)
Werde nochmal versuchen ein STK500 unter WIN10 im Kompatibilitätsmodus
mit einer älteren AVR-Studio-Version zum Laufen zu bringen. Wenn es nicht
klappt, es gibt mittlerweile noch andere Möglichkeiten. Ein neues STK500
für die neueste AVR-Studio-Version lege ich mir nicht zu. Irgendwie bekam und
bekomme ich die Hex- oder Bin- Dateien schon in die Prozessoren geschoben.
Es sollen in den neuen Versionen neben der Software auch einige Hardware-Änderungen
gegenüber früheren STK500-Versionen durchgeführt worden sein, genaueres weiß ich
allerdings nicht.
Grüße von
Karl

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H.A.R.R.Y.
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Re: Arduino-Problem auf Win10 [gelöst]

Beitrag von H.A.R.R.Y. » 04 Aug 2021, 08:52

Moin Karl,

anstelle des STK500 könntest Du einen Arduino nehmen und ihn in einen "STK500"-Ersatz verwandeln. Im Netz gibt es dazu einige Projekte. Für die Übertragung des .hex in den Controller funktioniert der gute alte avrdude hervorragend. Meine alte Toolchain avr-gcc aus XP-Zeiten (enthält auch einen avrdude) funktioniert selbst unter Win10 mit den emulierten STK500 (nichts anderes ist ein USB-Arduino Bootlader namens Caterina) prächtig.

Ansonsten ist hauptsächlich ein USB-nach-RS232-Adapter notwendig falls Dein PC keinen echten RS232-Port bietet um das STK500 anzuschliessen. Nach dem Fiasko mit FTDI ("ftdi-gate") und Problemen mit Prolific und wie sie alle heissen, empfehle ich einen ATmega32U4-Arduino (Leonardo, Sparkfun ProMicro, ...) und einen MAX(3)232 nebst ein wenig Lötarbeit. Die SW lebt aus dem LUFA. Geht für das STK500 treiberfrei und definitv ohne Schikanen durch sonstwen.

Grüße
H.A.R.R.Y.
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Re: Arduino-Problem auf Win10 [gelöst]

Beitrag von Karl » 04 Aug 2021, 10:06

Hallo H.A.R.R.Y.
danke für die Hinweise.
Fast alle sind mir bekannt und mache es schon seit einiger Zeit so die Dateien in die Atmels zu schieben.
Nur bei Deinem ersten Beitrag fiel mir ein, ich habe ja noch die STKs500. Hatte anfangs mit WIN 10
Probleme mit dem neueren AVR-Studio und somit die STKs ad acta gelegt. Ging ja alles auch ohne
STKs. Probiere trotzdem nochmal unter WIN10 aus mit einer älteren Version.
Außerdem habe ich einen "vergessenen" Rechner mit WIN7pro-64Bit gestern aktiviert. Mal schauen
wie es damit klappt. Entweder AVR-Studio 5xx oder 6xx. Wenn nicht, man kann wie Du schriebst, auch
ohne die STKs leben, mache ich ja bisher schon die ganze Zeit.
Grüße von
Karl

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H.A.R.R.Y.
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Re: Arduino-Problem auf Win10 [gelöst]

Beitrag von H.A.R.R.Y. » 04 Aug 2021, 19:07

Hallo zusammen,

mir ist es ein Anliegen noch den finalen Erkenntnisstand - mit Ursache - bekannt zu geben.

Es kommen mehrere Dinge unschön zusammen.
  1. Der Hersteller hat vergessen die BOOTRST-Fuse umzustellen. Jeder WDT-RESET startet das User-Programm anstelle des Bootladers.
  2. Der ATmega32U4 schaltet automatisch den WDT an wenn das WDRF gesetzt ist (WDRF zeigt an, dass der Reset vom WDT kam). WDE lässt sich in diesem Fall **nicht** löschen, der WDT läuft weiter! Das WDT-Timeout ist wegen RESET auf 16 ms (gekürzt).
  3. Im User-Programm fehlt eine Zeile um das WDRF zu löschen, hat aber mit dem WDT weiter nichts am Hut.
  4. Um vom User-Programm zum Bootlader zu kommen, wird der WDT eingeschaltet um einen RESET zu erzeugen. Das User-Programm wartet in einer Endlosschleife (die hier nichts mit dem Fehlverhalten zu tun hat).
  5. Ein am RESET-Pin ausgelöster RESET geht wegen HWB auf GND (Layout) und der zugehörigen korrekt eingestellten Fuse immer zum Bootlader.
Alles das zusammen führt nun dazu, dass das Kommando zum Start des Bootladers vom User-Programm entgegengenommen und umgesetzt wird. Der WDT löst aus. Gemäß BOOTRST (HWB hat hier **keinen** Einfluß) startet direkt das User-Programm neu. Das WDT-Disable klappt wegen des nicht gelöschten WDRF nicht und nach 16 ms schlägt der WDT erneut zu. Eine Endlosschleife mit HW-Unterstützung verhindert jedwede USB-Kommunikation. Es laufen nur die ersten 16 ms des User-Programms.
Ein Betätigen eines RESET-Tasters startet nun immerhin den Bootlader mit dem ein User-Programm neu zum ATmega32U4 geladen werden kann.

Kaum ist die "vergessene" Codezeile enthalten, springt jeder Versuch per Kommando zum Bootlader zu wechseln sofot wieder zum User-Programm. Diesmal wird aber der WDT korrekt abgeschaltet und so "lebt" das Board immerhin weiter. Per ISP noch schbnell BOOTRST korrekt eingestellt und jetzt läuft das Mojo wie es das eigentlich tun sollte.

An der Stelle vielleicht noch der Hinweis, dass es kein Original-Mojo ist sondern ein Clone (Schaltplan identisch, Code vom Original). Alchitry kann also eher nichts für die falsch eingestellte BOOTRST-Fuse, dafür fehlt das Löschen des WDRF schon im Original. Ist alles korrekt eingestellt, ist diese Codezeile nicht zwingend nötig. Daher möchte ich den ursprünglich postulierten "Codefehler" auf ein "unschöne Macke" zurückstufen.

Grüße
H.A.R.R.Y.
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atzensepp
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Re: Arduino-Problem auf Win10 [gelöst]

Beitrag von atzensepp » 04 Aug 2021, 22:36

Hallo H.A.R.R.Y.,

da hast Du aber ganz schön recherchiert und Dein Problem gelöst.

Auf dem Mojo V3 ist ein Spartan-6-FPGA. Läuft der Arduino-Code in dem Atmega oder wird da noch auf dem FPGA ein Atmega emuliert?
So wie beim XLR8 FPGA Development Board von Alorium (https://aloriumtech.com/xlr8/)

So wie ich das sehe, musst Du für Entwicklungen einerseits den FPGA programmieren und andererseits den Microcontroller.
Wie ist denn der Design-Workflow? Ich wüsste nicht, wo ich anfangen würde.

Florian

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Re: Arduino-Problem auf Win10 [gelöst]

Beitrag von H.A.R.R.Y. » 05 Aug 2021, 09:17

Hallo atzensepp,

Das Mojo enthält 3 Kernkomponenten. Den Spartan-6 (genauer ein XC6SLX9-2), einen ATmega32U4 und ein SPI-FLASH das vom FPGA und vom ATmega erreichbar ist. Der USB-Anschluss geht zum ATmega32U4.

Jetzt mal vom exakten Schaltplan abgesehen, entspricht der ATmega32U4 einem Arduino Leonardo (oder einem Sparkfun ProMicro oder ...) dem jemand das FPGA als Applikation dazugepackt hat. Damit kann der ATmega wie so ein Leonardo via Arduino IDE (oder auch mit der alten WinAVR Toolchain und dem avrdude) nach Belieben programmiert werden - naja, fast!

Das FPGA benötigt nach dem Einschalten eine Konfiguration. Da gibt es diverse Möglichkeiten und hier ist der originäre Zweck des ATmega32U4 genau diese Konfiguration zu machen. Die Daten dazu kommen aus dem SPI-FLASH, oder aber direkt via USB vom PC. Wenn die FPGA-Konfiguration erledigt ist, hat der ATmega nichts weiter zu tun und kann dann andere Dinge machen. Im Gegensatz zu Leonardo & Co sind hier nur wenige Anschlüsse des ATmega direkt an Steckleisten verfügbar, aber dafür erweitert die Logik im FPGA die Möglichkeiten des ATmega massiv. Ursprünglich war die Idee wohl die sündteuren Xilinx-Config-FLASH Bausteine nebst einem zusätzlichen JTAG-Dongle einzusparen. Jedenfalls muss jedwede neue Applikation im ATmega genau diese FPGA-Konfiguration mit erledigen. Das ist kein Hexenwerk, die Source gibt es über Alchitry. Die komplette Doku auch.

Ab Werk ist auf dem Mojo der notwendige Code enthalten, der das FPGA konfiguriert und die Kommunikation mit dem PC regelt. Für FPGA-Experimente ist nur ein Programm auf dem PC nötig um die Binärdatei vom Xilinx ISE-Webpack zum Mojo zu übertragen. Nach Wahl flüchtig direkt ins FPGA oder nicht-flüchtig ins SPI-FLASH. Solange die angebotenen Möglichkeiten ausreichen muss der ATmega nicht neu programmiert werden! Ich will allerdings Xilinx Bitstreams anstelle der Binärdateien verwenden. Und dazu ein ganz anderes Interface zwischen ATmega und FPGA - nachdem das FPGA fertig konfiguriert ist. Damit binb ich inkompatibel zu den offiziellen Mojo-Tutorials und -Projekten, aber das stört mich nicht.

Noch ein Wort der Warnung: Für den Spartan-6 ist die alte Xilinx Toolchain "ISE WebPack" ab einer 12er Version notwendig. Ich verwende die letzte 14.7. Die ist extrem zickig unter Win10 und läuft da nur sehr widerborstig. Man sollte früher schon einmal mit so einem ISE Webpack gearbeitet haben um zu wissen, was alles wo gemacht und eingestellt werden muss um die Datei für das FPGA zu erhalten. Diese unintuitive Bedienung gepaart mit der Zickigkeit unter Win10 (je nachdem wie ich das ISE starte geht entweder der Simulator nicht oder es stürzt bei simplem Datei-Öffnen ab) ist definitiv Lichtjahre über dem Einsteigerniveau der ganzen Arduinos.

Und jetzt noch ganz kurz:
Der ATmega bekommt C-Code, das FPGA VHDL- oder Verilog-Code. Letzteres schließt nicht aus, dass im FPGA ein AVR installiert wird. Oder ein Z80, ein 6502, ... was das Gattergrab halt so hergibt. Du findest im Netz sogar SP0256-AL2 Nachbauten, "Grafikkarten", ...

Das Alorium klingt nicht schlecht. Hat aber leider nur sehr wenig IO und ich sah auf Anhieb keinen Link zu einer irgendwie gearteten Dokumentation. Schaltplan und Sourcefiles der SW sind für mich unabdingbar. Da sieht es hier wohl sehr mau aus.

Der Tool-Flow ist durchaus einfach. Verilog oder VHDL entwicklen, IO-Definition des FPGA festelegen und alles im ISE-WebPack verarbeiten. Es entsteht ein .bit (mit Extraaufforderung auch das .bin). Das .bin wird mittels Tool von Alchitry zum Mojo übertragen und nach ein paar Sekunden ist die Logik im FPGA startbereit.

Grüße
H.A.R.R.Y.
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Re: Arduino-Problem auf Win10 [gelöst]

Beitrag von fotoopa » 06 Aug 2021, 17:53

Glad to see that your problem is solve and that there are still people who investigate the cause thoroughly and with expertise.
H.A.R.R.Y. hat geschrieben:
05 Aug 2021, 09:17
Und jetzt noch ganz kurz:
Der ATmega bekommt C-Code, das FPGA VHDL- oder Verilog-Code. Letzteres schließt nicht aus, dass im FPGA ein AVR installiert wird. Oder ein Z80, ein 6502, ... was das Gattergrab halt so hergibt. Du findest im Netz sogar SP0256-AL2 Nachbauten, "Grafikkarten", ...
Yes that's how I've been working for years. I have also participated in the growth from the GALS to the current FPGA chips. There have always been the users with preference for ISE-WebPack or the Altera Quartus. I have stayed with the altera chips from the beginning and so with their tools.
For the results, it doesn't make much difference. I have a lot of board lying around. There was first the GAL (20V8) the EPLDs, the CPLDs and the FPGAs. I followed the many boards from Terassic. So I have several MAX II Micro boards lying around, 4 Terassic DE1 Boards, 4 DE0-Nano Development in use and now recently the DE0-Nano-SoC Kit/Atlas-SoC Kit. I also have the STK600 for the micro controllers. It runs perfectly under Win10, just last week I did an update of the STK600 internal software. I have about 30 ATMEGA328P-PU but also 2 full kits XMEGA128A1 lying around. One is still in the original box, never used.

At work in the years 1980-1995, I always used the Motorola chips for the job. 6802, 6809, 68000, 68020, 6830+MC6882. We used the VME bus with OS9 as the operating system. I had to design the boards, double height cards VME and up to 10 layers PCB.

Now I have been retired for 17 years. A lot has changed. But I continue to do so with the nicely available and relatively inexpensive FPGA boards, the TXT Controller and Robopro. I make what I want. It keeps me busy.

Frans.

atzensepp
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Re: Arduino-Problem auf Win10 [gelöst]

Beitrag von atzensepp » 06 Aug 2021, 23:05

Some years ago a colleague from work gave me a bunch of chips. Among them were Gals. I was able to program them via an Arduino. I did not actively use them. It was just pleasure to program these.
In the grab bag were also exotic chips: ALTERA EP610DC and EPM5064LC. Unfortunately I did not find documentation about the programming protocols of these chips.
Instead one requires special bloated programming software and hardware which can generate special voltage. Other than for GALs the vendor does not lay the protocols open.
I don't think, it makes sense to get those ancient chips programmed although I'd like to. Better using one of the newer FPGAs.

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