Microchip Studio – błąd JTAG z Atmega644, fusebit JTAGEN, brak detekcji urządzenia

Pytanie

Detale komunikatu błędu przy próbie łączenia się Microchip Studio z mikrokontrolerem Atmega644 (fusebit JTAGEN ustawiony):
Timestamp: 2025-08-31 15:53:48.488
Severity: ERROR
ComponentId: 20100
StatusCode: 1
ModuleName: TCF (TCF command: Device:startSession failed.)

No JTAG devices detected. Debugger command Activate physical failed.

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Błąd „No JTAG devices detected. Debugger command Activate physical failed.” oznacza, że debugger nie widzi mikrokontrolera w łańcuchu JTAG, mimo zaprogramowanego fus-bitu JTAGEN.
• Najczęstsze przyczyny: brak/niewłaściwe zasilanie lub Vref, niepoprawne połączenia linii JTAG (PC2–PC5), zbyt szybki takt JTAG, konflikt fusebitów (OCDEN, CKSEL, RSTDISBL), uszkodzony przewód lub programator.

Kluczowe punkty
• Zweryfikuj VCC i Vref programatora (muszą być wspólne).
• Sprawdź ciągłość i pinout JTAG: PC2/TCK, PC3/TMS, PC4/TDO, PC5/TDI, GND, nSRST.
• Zredukuj częstotliwość JTAG do 125 kHz lub mniej.
• Potwierdź fuse-bity JTAGEN = 0, OCDEN = 0, RSTDISBL = 1, CKSEL zgodne z faktycznym źródłem zegara.
• Przetestuj programator na innym układzie lub skorzystaj z ISP/HVPP do odczytu fusebitów.

Szczegółowa analiza problemu

1. Fizyczna warstwa JTAG

1.1 Pinout ATmega644 (DIP40 / TQFP44)
 PC2/TCK – pin 25 (DIP) / 31 (TQFP)
 PC3/TMS – pin 26 / 32
 PC4/TDO – pin 27 / 33
 PC5/TDI – pin 28 / 34
 GND – co najmniej jeden punkt odniesienia
 VCC/VTG – 3 ÷ 5,5 V (wspólne z programatorem)
 nSRST/RESET – pin 9 / 14 (zalecane dołączanie)

1.2 Długość i topologia przewodów
 • ≤15 cm, skręcone pary TCK/GND, TMS/GND minimalizują zakłócenia.
 • Oscylografia: TCK podczas próby sesji powinien mieć czyste zbocza, poziomy 0/VTG.

2. Zasilanie i referencja

2.1 Mikrokontroler musi być aktywnie zasilany – zmierz VCC i AVCC (oba piny).
2.2 VTG (pin 5 w 10-pinowym złączu Atmel-ICE) MUSI być podłączony. Brak tego połączenia skutkuje dokładnie komunikatem „Activate physical failed”.

3. Częstotliwość interfejsu

Reguła producenta: fJTAG ≤ ¼ fCPU.
• W Microchip Studio: Tools → Interface settings → JTAG clock = 125 kHz (wartość startowa).
• Jeżeli linie są długie/nieekranowane – nawet 32 kHz.

4. Fuse-bity i zegar

4.1 Wymagane:
 JTAGEN = 0 (aktywny), OCDEN = 0 (debug), SPIEN = 0 (zostawiony, żeby móc ratować się ISP).
4.2 Krytyczne potencjalne blokady:
 RSTDISBL = 0 (nie programuj!); CKSEL musi odpowiadać realnemu rezonatorowi lub wewn. RC.
 Wariant testowy: ustawić CKSEL na 8 MHz RC + /8 (1 MHz) – układ startuje bez kwarcu.
4.3 Weryfikacja przez ISP:

avrdude -c atmelice_isp -p m644 \
-U lfuse:r:-:h -U hfuse:r:-:h -U efuse:r:-:h

Jeżeli nie masz ISP (lub wyłączyłeś SPIEN) – pozostaje HVPP/HVSP („fusebit-doctor”).

5. Stan RESET i kod aplikacyjny

• Podczas inicjalizacji debugger utrzymuje RESET=0; brak pull-up (10 kΩ typ.) lub zwarcie RESET-GND zablokuje JTAG.
• Wgrany firmware ustawiający PC2–PC5 jako wyjścia w <2 ms po starcie może przerwać łańcuch. Naciśnij i trzymaj RESET ręcznie podczas „Start Debugging” – jeżeli zadziała, popraw kod.

6. Walidacja sprzętu

• Sprawdź debugger (Atmel-ICE/JTAGICE-3) na innej płytce AVR – eliminuje usterkę programatora.
• Zamień przewód taśmowy – uszkodzona żyła TDO to klasyka.

Aktualne informacje i trendy

• Microchip stopniowo wypiera klasyczny 4-przewodowy JTAG w małych AVR na rzecz debugWIRE lub nowszego UPDI (AVR-Dx). W praktyce oznacza to: jeżeli projektujesz nową płytkę, warto wyprowadzić zarówno ISP/UPDI, jak i JTAG dla pełnej elastyczności.
• Ostatnie wersje Microchip Studio 7.0.2594 poprawiły obsługę JTAGICE-3 oraz Atmel-ICE (sterowniki libusb-k). Aktualizację warto przeprowadzić, bo nowszy firmware debuggera automatycznie obniża takt JTAG przy błędach 20100.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Linia TDO jest jedyną wychodzącą z MCU – uszkodzenie jej powoduje dokładnie błąd „No JTAG device”.
• W Atmega644 taktowanie JTAG pochodzi od zegara systemowego; jeśli MCU „stoi” (zły CKSEL, zbyt niski VCC vs BOD), interfejs również milczy.
• Różnica pinoutów: starsze odpowiedzi w sieci dla ATmega128 (PB4-PB7). Dla ATmega644 jest to port C – często w projektach używany do magistrali danych LCD, co bywa źródłem konfliktu.

Aspekty etyczne i prawne

• W zastosowaniach komercyjnych pamiętaj o pozostawieniu użytkownikowi możliwości serwisowej (ISP/JTAG) – blokowanie wszystkich interfejsów narusza często wewnętrzne polityki jakości.
• W UE sprzęt naprawiany serwisowo powinien mieć dostępny sposób przywrócenia domyślnych fusebitów (dyrektywa Right-to-repair – projekt).

Praktyczne wskazówki

1. Procedura ekspresowa (5 minut):
   a) zmierz VCC i sprawdź VTG;
   b) ustaw JTAG clock ≤ 125 kHz;
   c) multimetrem: pin 1 taśmy ↔ PC2, pin 3 ↔ PC4 itd.;
   d) spróbuj połączenia przy wciśniętym RESET.
2. Jeśli brak postępu: podłącz Atmel-ICE w trybie ISP, odczytaj fuse-bity, ustaw CKSEL=8 MHz RC, JTAGEN=0, OCDEN=0, zapisz, zresetuj.
3. Test końcowy: uruchom „Read Device Signature” – jeżeli przechodzi, debug będzie działał.

Potencjalne wyzwania
• Brak wyprowadzonego Vref na złączu JTAG – bardzo częsty w projektach hobbystycznych.
• Płytka 4-warstwowa bez warstw odniesienia pod ścieżkami JTAG ⇒ odbicia – stosuj serie 33-68 Ω na TCK/TMS.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Jeżeli zarówno SPIEN, jak i JTAGEN oraz RST zostały wyłączone, jedyną opcją jest HVPP 12 V – upewnij się, że masz plan „awaryjny” zanim zaprogramujesz fusy w produkcji.
• Istnieją przypadki wadliwych partii Atmega644 (rev. E, 2010) z problematycznym interfejsem JTAG przy VCC < 4,5 V – sprawdź erratę producenta.

Sugestie dalszych badań

• Zautomatyzuj autotest JTAG (np. skrypt Python + pyOCD / openOCD) uruchamiany przy każdej nowej serii płytek.
• Rozważ migrację do AVR128DAxx + UPDI (1-przewodowy debug) – mniejsza liczba pinów, wyższa prędkość.
• Przetestuj wpływ wartości rezystorów pull-up 100 Ω – 10 kΩ na stabilność JTAG przy różnych długościach kabli.

Krótkie podsumowanie

Problem z komunikatem „No JTAG devices detected” wynika niemal zawsze z warstwy fizycznej: brak Vref, błąd w połączeniach lub nadmierna prędkość interfejsu. Zweryfikuj kolejno: zasilanie + VTG → ciągłość linii PC2–PC5 → ustawienia fusebitów → częstotliwość JTAG → stan debuggera. Dopiero po wyeliminowaniu tych przyczyn szukaj uszkodzeń układu. Systematyczne przejście listy kontrolnej przywraca komunikację w >95 % przypadków. Powodzenia w diagnostyce!