Zrozumieć zabezpieczenia. Funkcje bitów blokujących i bezpieczników.

Mikrokontrolery AVR

Każdy mikrokontroler z tej rodziny ma dwie grupy ustawianych bitów. Są to bity blokujące i bezpieczniki. Nazwa bezpiecznik jest w przypadku AVR bardzo myląca, ponieważ przepalenie bezpiecznika jest odwracalne. Daje się nim manipulować podobnie jak nastawami bitów blokujących.
W momencie zakupu układu od producenta, zarówno bezpieczniki jak i bity blokujące znajdują się na poziomie logicznym wysokim (1). Programowanie ich polega na zmianie poziomu z wysokiego na niski (0). Zarówno jedna jak i druga grupa opcji, nie jest umieszczona w normalnie dostępnym obszarze pamięci EEPROM, czy też FLASH. Mogą być jednak one ustawiane z poziomu aplikacji, za wyjątkiem bitów odpowiadających za włączenie opcji tzw. Boot Loader w mikroprocesorach, gdzie możliwe jest „samoprogramowanie”. Jednak dla praktycznych zastosowań największe znaczenie będzie miało to, że nastawy bitów blokujących i bezpieczników mogą być zmieniane w czasie programowania, przy pomocy programatora szeregowego albo równoległego. Ten drugi umożliwia dostęp do większej liczby nastaw.

Bity blokujące „lock bits”

Wszystkie mikrokontrolery AVR mają dwa bity blokujące o nazwie LB1 i LB2. Zmiana poziomu tych bitów powoduje zabezpieczenie zawartości pamięci EEPROM i FLASH. Zabezpieczenie podzielone jest na trzy poziomy (Mode 1..3), gdzie poziom 1 wyłącza zabezpieczenia, natomiast poziom 3 oferuje maksymalny jego stopień dla danego modelu. Możliwa jest zmiana poziomu zabezpieczenia poprzez zmianę stanu lock bits.  I tu jedna bardzo ważna uwaga: w obrębie rodziny mikrokontrolerów AVR możliwa jest wyłącznie zmiana poziomu bitu zabezpieczenia z wysokiego na niski, nigdy zaś odwrotnie! Przejście na niższy poziom zabezpieczenia zawsze wiąże się ze skasowanie pamięci programu (FLASH) układu. W ten nieskomplikowany sposób jest możliwe zwiększanie poziomu zabezpieczeń, nigdy zaś zmniejszanie -  wiąże się to bowiem z utratą danych.
Dodatkowo mikrokontrolery AVR mające możliwość samoprogramowania, posiadają jeszcze cztery dodatkowe bity zabezpieczeń BLB01, BLB02, BLB11 i BLB12. Ich ustawienie / kasowanie wiąże się z pewnymi restrykcjami dla instrukcji LPM (Load Program Memory) i SPM (Store Program Memory), jednak w wypadku specyficznych nastaw tych bitów, proszę odnieść się do konkretnych kart katalogowych danego modelu mikrokontrolera.

Tabela 1. Możliwe kombinacje bitów blokujących

Bezpieczniki „fuses”

Bity blokujące dostępne są we wszystkich trybach programowania. W przypadku bezpieczników, jest inaczej. Większość z nich jest dostępna we wszystkich trybach programowania, natomiast niektóre z nich tylko w wybranych. Również inaczej niż w przypadku lock bits, stan bezpieczników nie ulega zmianie po instrukcji kasowania układu. Aby zmienić stan bezpiecznika wymagane jest zaprogramowanie logicznego stanu wysokiego we właściwej dla lokalizacji pamięci. Taka zmiana poziomu bezpiecznika będzie odczuwalna dopiero po wykonaniu przez mikrokontroler wewnętrznej procedury obsługi sygnału reset generowanego po włączeniu zasilania (power on reset). Bardzo ważną informacją jest, że po ustawieniu bitów LB w trybie 2, lub 3, nie jest możliwa zmiana stanu żadnego z bezpieczników. Zabroniony jest bowiem zapis do pamięci mikrokontrolera.
Tabela 2 zawiera informacje o tym jakie bezpieczniki i bity blokujące są dostępne w różnych mikrokontrolerach z rodziny AVR. Określa również w jakim trybie programowania możliwa jest zmiana ich nastaw. Tabela 3 podaje natomiast, jaka jest rola ustawień poszczególnych bezpieczników.

Tabela 2. Dostępność bezpieczników w trybach programowania

R – programator równoległy, S – programator szeregowy (również programowanie in-system), H – programowanie w trybie High Voltage Serial Programming (HVSP)
1. Bezpiecznik jest dostępny w trybie programowania przez SPI, jednak jego wyzerowanie spowoduje, że dostęp w trybie programowania przez SPI nie będzie możliwy.
2. Bezpiecznik jest dostępny w trybie programowania przez SPI, jednak jego ustawienie spowoduje, że dostęp w trybie programowania przez SPI nie będzie możliwy.

Tabela 3. Opis funkcji bitów bezpieczników