Programmer und Developmenttool für Xmega-A1-USB Mikrocontrollermodul

Dirk

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28. Jan. 2007
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Xmega-A1-USB Programmer

Progammer und Developmenttool für das Xmega-A1-USB Mikrocontrollermodul

Systemvoraussetzungen:
Betriebssystem Windows 2000/XP/Server2003/Vista



USB-Gerätetreiber

Um Xmega-A1-USB Programmer nutzen zu können, muss der USBXpress Treiber installiert sein und das Mikrocontrollermodul muss auf USBXpress eingestellt werden.

USB-UART-Bridge CP2102 Treiber (silabs.com):
USB to UART Bridge
USBXpress® - Download for Windows 2000/XP/Server2003/Vista (v3.1.1)
CP210x USB to UART Bridge VCP Driver - Windows 2000/XP/Server 2003/Vista (v5.40)

Kurzer Hinweis: Wird ein Treiber nicht installiert und das Mikrocontrollermodul an USB angeschlossen, dann wird das USB-Device nicht erkannt. Wird der Treiber nachträglich installiert, kann es vorkommen, dass man den Treiber im Gerätemanager manuell bei dem entsprechenden Device nachinstallieren muss. Also am besten einfach beide Gerätetreiber (VCP und USBXpress) installieren, bevor das Mikrocontrollermodul angeschlossen wird.

Mit folgendem Tool läßt sich schnell zwischen USBXpress und VCP (ProductID) umschalten (avr-praxis.de):
Change MC-Module PID


USARTF0 konfigurieren

USARTF0 wird für die Kommunikation mit Xmega-A1-USB Programmer benötigt. Das folgende Sourcecode-Listing zeigt, wie man den USARTF0 richtig initialisiert (siehe auch Beispiel-Software im Anhang)

Parameter:
fck = 32MHz
8 Datenbits, kein Parity, 1 Stoppbit (8N1)
Datenrate: 250kBit/s




CodeBox C

/******************************************************************
* Usart initialisieren, 8N1 250kBit
******************************************************************/

PORTF.DIRSET = PIN3_bm; // Pin3 von PortF (TXD0) ist Ausgang

PORTF.DIRCLR = PIN2_bm; // Pin2 von PortF (RXD0) ist Eingang

// USARTF0, 8 Data bits, No Parity, 1 Stop bit.
USART_Format_Set(&USART, USART_CHSIZE_8BIT_gc, USART_PMODE_DISABLED_gc, false);

/* Bitrate einstellen

Beispiele BSEL in Abhängigkeit von der Bitrate, fck = 32MHz, Error < 0,8%

7 = 250.000bps
30 = 128.000bps
34 = 57.600bps
51 = 38.400bps
68 = 28.800bps
103 = 19.200bps
138 = 14.400bps
207 = 9.600bps
416 = 4.800bps
832 = 2.400bps
1666 = 1.200bps

Bemerkung: Geprüft wurde mit 250.000bps im USBxpress Modus
*/

USART_Baudrate_Set(&USART, 7 , 0); // 250.000bps (BSEL = 7)

/* Enable RX and TX. */
USART_Rx_Enable(&USART);
USART_Tx_Enable(&USART);

USART_GetChar(&USART); // Flush Receive Buffer
 
Einige Screenshots und ein kleines Video

Einige Screenshots und ein kleines Video

Video (7,80MB AVI) Allgemeine Übersicht

Video (5,29MB AVI) Programmierung einer Testdatei (128kByte random value)


Informationen über das Mikrocontrollermodul

xmega-a1-usb-01.jpg


Beispiel:
1. Application related information:
Application present in Flash Memory
Flash write cycles: 93
User Serial Number:
Flash Date: 29.11.2009 09:54
Application Checksum: 0x158702

2. Device Serial Number:
SN: 0C-38-4A-33-32-36-30-17-00-08-00

3. Module related characteristics:
Module: Xmega-A1-USB
Bootloader Revision: 2.010

4. Device related characteristics:
Microcontroller: ATXmega128A1
Chip Revision ID: H
Device ID: 0x1E974C
Flash Page Size: 512 Byte
Application Section Size: 0x020000 (131072) Byte
Application Section Start: 0x000000
Application Section End: 0x01FFFF
JTAG User ID: 0xFF

5. Fuse and Lock Bytes:
FuseByte: FB0:0xFF FB1:0x00 FB2:0xBF FB4:0xFE FB5:0xFF
LockByte: 0xFF

6. Production related characteristics:
Lot Number (1..6) 0x38 0x4A 0x33 0x32 0x36 0x30
Wafer Number: 0x0C
Wafer Coordinate (X0 X1 Y0 Y1) 0x17 0x00 0x08 0x00

7. Temperature Sensor Calibration:
TempSense0 Calibration: 0x45
TempSense1 Calibration: 0x0C

8. ADC Calibration:
ADCA Calibration: 0x00FF
ADCB Calibration: 0x00FF

9. DAC Calibration:
DACA Offset Calibration: 0x44
DACA Gain Calibration: 0x0E
DACB Offset Calibration: 0x0A
DACB Gain Calibration: 0x42

10. RC Oscillator Calibration:
RC OSC Calibration 32kHz: 0x6C
RC OSC Calibration 2MHz: 0x13
RC OSC Calibration 32MHz: 0x0F
Hex-Anischt des Programms

xmega-a1-usb-02.jpg



Programmierung der Application-Section

xmega-a1-usb-03.jpg



Erase der Application-Section

xmega-a1-usb-04.jpg
 
Software

Software


Im Anhang befinden sich drei Zip-Verzeichnisse:


1. Xmega-A1-USB Programmer.zip

Dies ist die Programmer-Software in der Revision 1.0. Den Ihnalt des Zip-Verzeichnisses einfach entpacken, die DLL-Datei muss sich in selben Verzeichnis befinden, in dem sich die Programmdatei befindet.


2. Bootloader_Xmega-A1-USB.zip

Dies ist der Bootloader in der Revision 2.010. Der Bootloader wird mit einem geeigneten Programmer programmiert (zum Beispiel mit AVRISP mkII, JTAG ICE mkII, AVR One!)

Das Fusebit BOOTRST muss programmiert werden (logisch 0). USARTF0 muss der eigenen Applikation folgendermaßen konfiguriert werden: 8N1, 250kBit/s

xmega-a1-usb-05.jpg



3. AppXmegaModule.zip

Dies ist eine Beispiel-Applikationssoftware. Die Software ist im Sourcecode kommentiert, ich gehe also hier nicht weiter darauf ein. Ist der Bootloader erst einmal im Bootloader-Flash des Xmega, läßt sich die Beispiel-Applikationssoftware mit der Programmiersoftware Xmega-A1-USB Programmer programmieren.
 

Anhänge

  • AppXmegaModule.zip
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  • Xmega-A1-USB Programmer.zip
    870,8 KB · Aufrufe: 109
  • Bootloader_Xmega-A1-USB.zip
    2,2 KB · Aufrufe: 92
Bootloader

Bootloader
(Revision 2.0)

bootloader_memoryusage.jpg


Application Section
Dies ist der Speicherbereich für die eigene Anwendung (bei dem Xmega128A1 sind dies 128kByte)

Bootloader Section
Dies ist der Speicherbereich für den Bootloader (8kByte). Wenn ausreichend Interesse besteht, werde ich hier noch Routinen erstellen, die das Debuggen erleichtern, zum Beispiel Speicherbereichübertragung, Registerübertragung, formatierte Datenausgabe u.a.

User Signature
Der Bootloader benötigt die hintersten 45Byte für Statusflags, Checksummen, Seriennummer, Anzahl der Flashzyklen, Flash Datum und Zeit u.a.

Aktivierung des Bootloaders durch die Applikation
Die Einsprungadresse für den Bootloader ist 0x21FF0 (word address 0x10FF8). Die Einsprungadresse bleibt für folgende Bootloaderversionen gleich.

Beispiel in C (WinAVR):


CodeBox C

void StartBootloader(void)
{

cli();

asm volatile (
"ldi r30, 0x01" "\n\t" // set up EIND
"sts 60, r30" "\n\t"
"ldi r30,0xF8" "\n\t" //indirect call address
"ldi r31,0x0F" "\n\t" //16bit address z
"eijmp" "\n\t"
::);

}
 
Fehlermeldung: Starting Bootloader ... Error (Timeout)

Hallo,
der Programmer (Xmega-A1-USB-Programmer_13) meldet sich mit folgender Ausschrift:

Starting Bootloader ... Error (Timeout)

Worin liegt der Fehler? Die Fehlermeldung konnte auch nach Betätigen der RESET-Taste nicht behoben werden.
Das Modul 'XMEGA-A1-USB' wurde mit dem Bootloader 'Bootloader_Xmega_A1_USB_2020.hex'
aus dem AVR-Studio mit dem 'AVRISPmkII' ohne Fehlermeldung programmiert.
Eingestellt wurde: BOOTRST=Boot Loader Reset

Die Fehlermeldung trat erst nach nach Programmierung der Beispieldatei 'xmega-a1-usb.hex' mit dem Programmer auf. Die Software funktioniert aber mit der blinkenden LED.
Das Modul 'XMEGA-A1-USB' kann auch weiterhin mit dem 'AVRISPmkII' programmiert werden, jedoch nicht mit dem Programmer.

Wie kann ich das Problem lösen?

uglet
 

Anhänge

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    Fuses.png
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Hallo Uglet,

Das Programmbeispiel aus dem Thread Xmega-A1-USB: Schnellstart unterstützt den Bootloader noch nicht. Das Beispiel zeigt, wie man SystemClockModule und den USART bei einem Xmega Mikrocotroller initialisiert.

Ein Beispiel, welches den Bootloader unterstützt, findest du im Thread Programmer und Developmenttool für Xmega-A1-USB Mikrocontrollermodul (Anhang vom 3. Beitrag):

AppXmegaModule.zip

Wichtig ist, dass in der Applikation der Usart richtig initialisiert wurde und dass man auf das Bootloader-Kommando reagiert. Du kannst dir das in main.c von AppXmegaModul ansehen.



CodeBox C


#define BCMD_StartBootloader 0xC1

// ...

if (USART_IsRXComplete(&USART))
{
i = USART_GetChar(&USART);
if (BCMD_StartBootloader == i) StartBootloader();

// An dieser Stelle kann ein empfangenes Byte analysiert werden
}

// ...

void StartBootloader(void)
{
cli();

asm volatile (
"ldi r30, 0x01" "\n\t" // set up EIND
"sts 60, r30" "\n\t"
"ldi r30,0xF8" "\n\t" //indirect call address
"ldi r31,0x0F" "\n\t" //16bit address z
"eijmp" "\n\t"
::);

}



Mach mal folgendes:
  1. Downloade dir das Beispiel AppXmegaModule.zip und lade das Hexfile in die Programmersoftware.
  2. Halte die Taster PQ2 gedrückt und drücke die RESET-Taste. Der Bootloader startet nun, startet aber nicht die Applikation in der ApplicationSection. Das siehst du auch am Blinken der LED. (Das ist auch ein "Hintertürchen", wenn man sich wegen einem Programmfehler einmal den Bootloader "abhängt" ;)
  3. Jetzt müsstest du erneut mit dem Programmiertool programmieren können.
Grüße,
Dirk
 
Starting Bootloader ... Error (Timeout)

Hallo Dirk,
ich habe das hex-File programmiert, aber mit der angegebenen Tastenkombination PQ2 und RESET komme ich nicht zum Aufruf von
void StartBootloader(void), auch nicht im Simulator. Ich habe dann das Programm etwas verändert und rufe 'StartBootloader();' gleich nach der Initionierung des Clock-Systems. Im Simulator wird das Programm 'StartBootloader' dann auch aufgerufen. Nach der Programmierung des veränderten hex-Files in das XMEGA-A1-USB müsste nach einem RESET der Bootloder dann dort sofort laufen.
Trotzdem hat sich an der Fehlermeldung nichts geändert.

???
uglet
 
Hallo Uglet,

so wie ich dich verstanden habe, hast du ja bereits schon einmal den Xmega mit der PC-Software programmiert undzwar das Blinkprogramm.

Wie hast du das Hexfile denn jetzt programmiert, mit dem PC-Programm? Dann hat es ja funktioniert. Oder mit dem AVRISPmkII? Dann ist nun wahrscheinlich der Bootloader gelöscht.

Mach mal folgendes:
  1. Schließe den AVRISPmkII an und lösche den ganzen Chip. ApplicationSection, BootloaderSection, UserSignature. Schau nochmal, dass das FuseBit BOOTRST programmiert ist.
  2. Dann Programmiere den aktuellen Bootloader REV2.020 (soweit warst du ja schonmal)
  3. Jetzt den AVRISPmkII abziehen und beim PC-Programm erst mal den Button <Read Module Info> drücken. Dann werden jede Menge Infos angezeigt.
  4. Danach das Hexfile von AppXmegaModule.zip mit dem PC-Programm laden und flashen.
  5. Das Programm AppXmegaModule müsste dann laufen (LED blinkt).
  6. Jetzt kannst du wieder <Read Module Info> drücken oder erneut programmieren.
Du musst dir das so vorstellen. Der Bootloader ist ein kleines Programm was sich in der BootloaderSection des Xmegas befindet, der bleibt dort immer drin, das heißt, du programmierst nicht mehr mit dem AVRISPmkII, es sei denn, du möchtest eine neue Version des Bootloaders flashen oder einfach das Bootloader-Feature nicht mehr nutzen.
Durch Programmieren des Fusebits BOOTRST, wird der Bootloader nach einem Reset gestartet. Der Bootloader entscheidet dann, ob eine gültige Applikation (dein Programm) in der ApplicationSection ist, und wenn ja, startet er dieses Programm. Jetzt hat dein Programm die Kontrolle über den Xmega.
Empfängt dein Programm nun irgendwann mal das Kommando Bootloader über den USART, musst du dafür sorgen, dass der Bootloader gestartet wird. Im Beispiel AppXmegaModule.zip siehst du wie das geht. Wenn du in deinem Programm das Kommando nicht auswertest und den Bootloader nicht startest, kannst du natürlich nicht via USB und PC-Programm programmieren. Bei einem Programmfehler kann das schon mal passieren. Hier gibt es ein Hintertürchen: Wenn bei Reset die Taste PQ2 gedrückt wird, startet der Bootloader nicht das Applikationsprogramm, auch wenn eins vorhanden ist, der Bootloader hat dann die Kontrolle über den Xmega. So kann man immer wieder den Xmega über das PC-Programm programmieren.

Ich hoffe, dir hilft das weiter.

Dirk
 
Bootloader Revision G ?

Hallo Dirk,
was Du beschrieben hast habe ich alles schon probiert. Ich habe den Chip mit dem AVRISPmkII komplett gelöscht und nur den Bootloader aufgespielt, ohne zusätzliches Programm, mit dem gleichen Ergebnis. Ich habe das auf zwei unterschiedlichen XMEGA-A1-USB Bords und zwei unterschiedlichen Rechnern probiert, mit dem gleichen Ergebnis. Der USB-Programmer hat bei beiden nur Boards nur 1x mit dem Testprogramm blinkende LED funktioniert, dann war schluss.
Starting Bootloader ... Error (Timeout)
Ich habe dann mal bei ATMEL im Dokument 'doc8076.pdf' (XMEGA A1 Microcontroller) auf Seite 94 nachgeschaut. Dort steht unter Punkt 1. bei

ATxmega128A1 rev. G

1. Bootloader Section in Flash is non-functional. The Bootloader Section is non-functional, and bootloader or application code cannot reside in this part of the Flash.
Problem fix/Workaround
None, do not use the Bootloader Section.

Um welche Revision handelt es sich denn bei den Chips auf euren Boards?
Unter der Bezeichnung steht 'AU 0915'

Wie bekommt mann denn die rev. heraus? Ist auf den Boards eventuell ein solcher Chip eingesetzt worden?

uglet
 
Hallo Uglet,

die Serie ist mit Mikrocontrollern der Serie H bestückt

4. Device related characteristics:
Microcontroller: ATXmega128A1
Chip Revision ID: H
Device ID: 0x1E974C
Flash Page Size: 512 Byte
Application Section Size: 0x020000 (131072) Byte
Application Section Start: 0x000000
Application Section End: 0x01FFFF
JTAG User ID: 0xFF
So wie ich es verstehe, konntest du einmal ein Programm mit der PC-Software programmieren und danach nicht mehr?

Welches Programm hast du mit der PC-Programmersoftware programmiert?

Dirk
 
Re: Bootloader

Hallo Dirk,
ich habe das Programm 'AppXmegaModule\HexFile\AppXmegaModule.hex' mit dem Programmer programmiert. Aber dass ist ja eigentlich egal, der Bootloader hat ja das erste mal auch ohne Anwendungsprogramm funktioniert. Und nach dem Löschen der Application-Sektion ist ja eigentlich der gleiche Zustand wieder hergestellt.

uglet
 
Hallo Uglet,
...Und nach dem Löschen der Application-Sektion ist ja eigentlich der gleiche Zustand wieder hergestellt
der Bootloader nutzt einen Bereich der UserSignature, dort speichert er mehrere Informationen, zum Beispiel ob eine gültige Applikation in der ApplicationSection ist. Wenn ein gültiges Programm in der ApplicationSection war und du löscht die ApplicationSection, versucht der Bootloader das nicht vorhandene Programm in der ApplicationSection zu starten.

Was mich nur wundert, wenn du einmal mit PC-Programm und Bootloader programmieren kannst und danach nicht mehr, spricht es eigentlich dafür, dass das Applikationsprogramm nicht auf das Bootloaderkommando reagiert und den Bootloader dann auch nicht startet.

Ich werde mir morgen nochmal darüber Gedanken machen, woran es liegen kann.

Dirk
 
Test XMEGA-A1-USB

Hallo Dirk,
ich habe das Board mal meinem Sohn gegeben, der sich auch oft mit der Programmierung von Microcontrollern beschäftigt, um eigene Fehler auszuschliessen. In stochastischer Weises kamen wir dann durch sehr häufiges Drücken der Reset-Taste in den Programmer. Nach dem Löschen der Application-Software funktionierte der Programmer. Nach Aufspielen einer anderen Application-Software (adc_example_interrupt.hex) trat das gleiche Problem wieder auf.
Ich nehme deshalb an dass es sich eventuell um ein Software-Problem handelt.
Alles andere morgen.
Gruss
uglet
 
Hallo Uglet,

du hast das Programm "adc_example_interrupt.hex" mit der PC-Programmersoftware programmiert. Ich vermute mal, es ist Atmels Application Note AVR1300: Using the XMEGA ADC.

Diese Programm zeigt nur, wie man den ADC des Xmega initialisiert, es läuft auch mit internem 2MHz RC-Oszillator. Der USARTF0 wird hier nicht genutzt (notwendig wäre 8N1, 250kBit/s), auch ein Bootloadersprung ist hier nicht realisiert. Wenn du das Programm mit der PC-Programmersoftware programmierst, wird das Programm adc_example_interrupt.hex nach erfolgreicher Programmierung gestartet. Danach kannst du nicht mehr mit der PC-Programmersoftware programmieren, da ja folglich der Bootloader nicht mehr durch die PC-Programmersoftware bzw. durch das Applikationsprogramm adc_example_interrupt.hex aktiviert werden kann.

Das ist aber jetzt nicht schlimm. Du kannst manuell immer wieder den Bootloader aktivieren und somit immer wieder mit der PC-Programmersoftware programmieren. Hierzu machst du folgendes:
  1. Drücke die Taste RESET\ und halte sie gedrückt.
  2. Drücke die Taste PQ2 und halte sie gedrückt
  3. Lass die Taste RESET\ los.
  4. Die LED bei dem Taster PQ2 blinkt einige male schnell und geht dann aus
  5. Jetzt kannst du auch die Taste PQ2 loslassen
Nun hast du den Bootloader manuell aktiviert und kannst wieder über die PC-Programmersoftware programmieren.

Du kannst jetzt auch mal bei der PC-Programmersoftware den Button "Read Module Info" drücken. Es werden dann jede Menge Informationen ausgegeben, unter anderem auch die Revision des Chips, diese ist RevH.

Noch ein Hinweis, wenn du den Bootloader manuell aktiviert hast und danach entweder ein Applikationsprogramm programmierst oder "Read Module Info" ausführst, startet der Bootloader das Applikationsprogramm, wenn es vorhanden ist, du hängst ggf. dann den Bootloader wieder ab, wenn das Applikationsprogramm die Bootloaderfunktion (USARTF0, Bootloaderkommando) nicht unterstützt. Du musst dann den Bootloader wieder manuell aktivieren.

Ich habe ein Modul mit der selber Revision/Datecode vorliegen und eben nochmal die Software aus dem Forum genutzt, nicht dass ich hier ein Fehler beim Upload gemacht habe.
Also folgende Programme:
  1. PC-Programmersoftware Version 1.3
  2. Bootloader Version 2.020
  3. Beispielprogramm mit blinkender LED (und Bootloaderunterstützung) AppXmegaModule
Bei mir läuft alles richtig. Kannst du es bei dir nochmal nachprüfen. Wie bereits gesagt, wenn die Applikationssoftware den Bootloader nicht unterstützt, wie zum Beispiel das Programm adc_example_interrupt.hex, dann kann die PC-Programmersoftware den Bootloader nicht starten, hier musst du den Bootloader manuell über die Tasten RESET\ und PQ2 starten.

Im Anhang findest du sicherheitshalber nochmal die Fusebit-Einstellung für Bootloader-Nutzung.

Gruß,
Dirk
 

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  • xmega_fuses.png
    xmega_fuses.png
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Programmer

Hallo Dirk,
ich habe den Chip gelöscht und alles mochmals Programmiert.
Es funktioniert jetzt. Nochmals vielen Dank für Deine Bemühungen.
uglet
 
Hallo Uglet,
Hallo Dirk,
ich habe den Chip gelöscht und alles mochmals Programmiert.
Es funktioniert jetzt. Nochmals vielen Dank für Deine Bemühungen.
uglet

... kein Problem :)

Viel Spaß mit dem Mikrocontrollermodul.

Grüße,
Dirk
 
Hallo,

ich habe mir vor kurzem das Xmega128-USB Modul im Shop bestellt um mir für ein einfaches Projekt den üblicherweise notwendigen Programmieradapter zu sparen. - ja, bin Anfänger und habe bisher nur mit C-control Erfahrungen sammeln können.

Setup:
----------------------------------------
2,8V liegen an JP2-48, JP2-47, rote LED unter Reset leuchtet.

Standard-USB Kabel steckt und "USB-Xpress-Treiber" ist installiert.

"CP210x-VCP-WinXP" ist installiert.

im Programm "Change MC Modul PID" steht ->VCP, also ist auf USB-Xpress eingestellt und lässt sich auch umstellen.

Im Xmega-A1-USB-Programmer Ordner befindet sich die Exe und die zwei Dateien SiUSBXp.dll & Xmega-A1-Module.ini
----------------------------------------


jetzt ist das Modul an, ich starte den Programmer aber bekomme beim klick auf "Info auslesen" diese Fehlermeldung,

Starting Bootloader ... Error (Timeout)

Application section does not start Bootloader in Bootloader Section
Press PQ2 button and reset module to force starting bootloader.



-------------------------------------------------
Drücke die Taste RESET\ und halte sie gedrückt.
Drücke die Taste PQ2 und halte sie gedrückt
Lass die Taste RESET\ los.
Die LED bei dem Taster PQ2 blinkt einige male schnell und geht dann aus
Jetzt kannst du auch die Taste PQ2 loslassen
-------------------------------------------------


genau das funktioniert irgendwie nicht. Die rote LED leuchtet aber die andere LED will einfach, auch nach mehrmaligen Versuchen bei denen ich die Reset Haltezeit variiert habe, nicht blinken.

bin fast verzweifelt und überlege mir evtl. doch einen Programmieradapter zu besorgen oder gibts noch Hoffnung für mich :(

thx und gruss joke:stupido3:
 
Hallo Joke,

wenn du das Mikrocontrollermodul über den Bootloader programmieren möchtest, musst du den Bootloader erst einmal programmieren. Das Modul muss sich dann im Modus USBXpress befinden.

Da du jetzt aber überhaupt kein Programmierer hast, wird das nicht funktionieren, also entweder kaufst du dir noch einen Programmierer, der PDI kann (ich würde hier den AVRISPmkII von Atmel nehmen, haben wir auch im Shop, wahrscheinlich auch Reichelt oder Conrad) oder du schickst das Mikrocontrollermodul nocheinmal zurück und ich programmiere dir den Bootloader.

Gruß,
Dirk
 
Hallo zusammen,

ich habe gerade die neuen CP210x USB to UART Bridge VCP Driver in der Version 6.1 installiert.
Jetzt funktioniert das Change MC-Module PID tool nicht mehr und das PC-Tool sagt "Device not connected".

Gibt es eine Lösung?

Gruss Peter
 

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