摘 "要： 主要介紹應(yīng)用Proteus VSM Studio進(jìn)行電子產(chǎn)品快捷開(kāi)發(fā)的技術(shù)。通過(guò)在該平臺(tái)上進(jìn)行簡(jiǎn)易電壓表開(kāi)發(fā)，包括平臺(tái)詳細(xì)設(shè)置、硬件電路設(shè)計(jì)、軟件程序設(shè)計(jì)及系統(tǒng)協(xié)同仿真調(diào)試、PCB設(shè)計(jì)，最后成功制作出實(shí)物作品，實(shí)現(xiàn)了“從概念到產(chǎn)品”的現(xiàn)代高效電子產(chǎn)品EDA開(kāi)發(fā)。實(shí)踐證明它是實(shí)現(xiàn)“由虛到實(shí)”電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)理念的便捷高效工具。

關(guān)鍵詞： Proteus VSM Studio; 編譯器; EDA; 協(xié)同仿真

中圖分類號(hào)： TN710?34 " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A " " " " " " " " " " " " " "文章編號(hào)： 1004?373X（2015）06?0129?04

Technology of electronic product development Based on Proteus VSM Studio

ZHOU Ling?bin

（Shaoxing Vocationalamp; Technical College， Shaoxing 312000， China）

Abstract： The technology that the electronic products are rapidly developed with Proteus VSM （virtual system modeling） Studio is introduced. With the development of a simple voltmeter on this platform， including the detailed platform establishment， hardware circuit design， software programming， system co?simulation debugging and PCB design， the product will be fabricated successfully. This technology can realize “from emptiness to solid” modern high?effective EDA development of electronic products. The practice testifies it is a convenient high?effective tool to realize the electronic products development “from the concept to the product” .

Keywords： Proteus VSM Studio; compiler; electronic design automation; co?simulation

0 nbsp;引 "言

Proteus是英國(guó)Labcenter公司開(kāi)發(fā)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件（EDA），為單片機(jī)及嵌入式系統(tǒng)（以下統(tǒng)稱為微控制器）應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供了集設(shè)計(jì)、協(xié)同仿真調(diào)試和PCB設(shè)計(jì)為一體的完整的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境[1]。其突出優(yōu)勢(shì)是能對(duì)微控制器應(yīng)用系統(tǒng)（包括微控制器、外圍電路及控制程序）進(jìn)行動(dòng)態(tài)、交互式的協(xié)同仿真，支持豐富的微控制器如51系列、ARM7、PIC、Basic Stamp、HC11、MSP430、AVR等，還有其眾多的外圍元件仿真模型遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了同類軟件[2]。實(shí)現(xiàn)協(xié)同仿真，需要滿足兩個(gè)條件：有仿真模型[3?4]，如上所述;有Proteus支持的程序調(diào)試代碼。而調(diào)試代碼必須由相應(yīng)的匯編、編譯器生成。Proteus提供了幾種匯編器，有51系列的ASEM51，AVR系列的AVRASM、AVRASM32，PIC系列的MPASM、MPASM32和HC11系列的ASM11[5]。當(dāng)有其他的微控制器如MSP430或用高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)程序時(shí)，用戶首先必須解決的問(wèn)題是安裝相應(yīng)的匯編/編譯器或相關(guān)的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，其次生成Proteus能執(zhí)行的可調(diào)試代碼。Protues VSM Studio解決了這一問(wèn)題。將眾多的匯編/編譯器與Proteus整合在一起，為用戶帶來(lái)極大的方便。

1 "VSM Studio對(duì)硬軟件的整合

VSM Studio是一個(gè)完全免費(fèi)的通用IDE（集成開(kāi)發(fā)環(huán)境），專為編譯器與Proteus VSM仿真軟件整合而設(shè)計(jì)。VSM Studio的界面。左上角的工程窗口不僅包括源程序文件還有ISIS原理電路文件，即將軟、硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境整合在同一工程下，可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)進(jìn)行軟件硬件的設(shè)計(jì)修改。對(duì)工程下的文件左雙擊，即可打開(kāi)進(jìn)行編輯，如雙擊電路文件*.DSN，將打開(kāi)ISIS電路編輯軟件。主要程序如圖1左側(cè)所示。

2 "關(guān)鍵設(shè)置

2.1 "VSM Studio的編譯器配置

編譯源程序需要相應(yīng)的編譯器的支持，VSM Studio自動(dòng)檢測(cè)、配置大量的數(shù)量不斷增加的編譯器，點(diǎn)擊菜單Config→Compilers Configuration，彈出如圖2所示的編譯器配置框，框中第一列為VSM Studio支持的編譯器列表，此處已特別標(biāo)明對(duì)所支持的編譯器要求的最低版本。第二列為編譯器是否安裝的信息，第三列為已安裝的編譯器路徑。

該框的底部各按鈕給出了配置編譯器的各種方法。系統(tǒng)啟動(dòng)后會(huì)自動(dòng)搜索本機(jī)已安裝的編譯器并自動(dòng)配置。也可按底部第三個(gè)按鈕Manual進(jìn)行手動(dòng)設(shè)置。

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圖1 簡(jiǎn)易電壓表系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編譯、仿真、調(diào)試

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圖2 VSM Studio匯編/編譯器配置框

2.2 "編譯、啟動(dòng)仿真調(diào)試

點(diǎn)擊工具按鈕lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image3.pnggt;就可以啟動(dòng)VSM Studio內(nèi)部編譯，可以輸出與Proteus VSM仿真格式兼容的代碼。若選擇了lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image4.pnggt;，編譯生成調(diào)試格式的代碼。若選擇了lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image5.pnggt;，編譯后生成燒寫(xiě)格式代碼。調(diào)試菜單Debug下有兩個(gè)選項(xiàng)，當(dāng)選擇lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image6.pnggt;時(shí)，將在ISIS中打開(kāi)該電路文件。若選擇lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image7.pnggt;，則打開(kāi)電路文件并啟動(dòng)仿真。時(shí)鐘頻率和編譯器的輸出文件一起被裝載到ISIS的微控制器屬性中。

3 "用VSM Studio進(jìn)行簡(jiǎn)易電壓表開(kāi)發(fā)[8]

3.1 "建立工程

工程的建立、打開(kāi)、關(guān)閉、另存等操作都在File菜單下。點(diǎn)擊File→New Project，彈出如圖3所示的新建向?qū)?duì)話框，選擇框左上角的None，建立一個(gè)空的工程。若工程中的電路文件已存在，可選擇框中None下的Design Filelt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image9.pnggt;，打開(kāi)已有的ISIS電路文件，與該文件同一路徑下的所有文件都會(huì)在圖2的框右側(cè)顯示出來(lái)，以方便進(jìn)一步選取所需文件。

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圖3 新建工程向?qū)醉?yè)

點(diǎn)擊Next，彈出圖4所示的微控制器選擇框，選取類型，再選型號(hào)，設(shè)置振蕩頻率，最后設(shè)置匯編/編譯器。微控制器類型及其編譯器設(shè)定后不能更改。

lt;E：＼王芳＼現(xiàn)代電子技術(shù)201506＼現(xiàn)代電子技術(shù)15年38卷第6期＼Image＼18t3.tifgt;

圖4 微控制器選擇

若微控制器相應(yīng)的編譯器沒(méi)有安裝，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)并提示。點(diǎn)擊OK彈出保存工程框lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image11.pnggt;，為維持VSM Studio的文件保存結(jié)構(gòu)，選中框左上角的lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image12.pnggt;選項(xiàng)，在文本框中輸入工程名，點(diǎn)擊Brows按鈕，選擇保存路徑，再點(diǎn)擊OK，工程保存為*.vsmp，同時(shí)新建的該工程出現(xiàn)在工程窗口，在工程窗口右擊，對(duì)工程添加電路、程序等文件。如圖1所示，創(chuàng)建名為AD的工程文件，并對(duì)其添加名為55.c的程序文件和名為55_AD0808.dsn的電路文件。若借助系統(tǒng)范例新建工程，選中圖4新建工程首頁(yè)的lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image13.pnggt;，后繼的步驟同上，然后在圖2左下角的工程窗口進(jìn)行修改，對(duì)工程中的文件進(jìn)行添加、刪除、更名等操作。

3.2 "設(shè)置工程

點(diǎn)擊lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image14.pnggt;，或操作菜單Project→lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image15.pnggt;，彈出如圖5所示的工程選項(xiàng)框。左上角可選擇工程編輯方式，它與編譯按鈕lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image4.pnggt;右側(cè)的選擇一致。若設(shè)為Debug，編譯后一般文件名為Debug，后綴為調(diào)試格式，如經(jīng)Keil編譯后的調(diào)試文件為Debug.omf。若選擇Release時(shí)，則生成燒寫(xiě)代碼文件Release.hex。該框右上角的編譯器不能更改。在該框的第一個(gè)選項(xiàng)Controller中呈現(xiàn)的是創(chuàng)建工程時(shí)設(shè)置的信息。

控制器類型不可更改，型號(hào)可改，但要與電路中的一致。在該框的第二個(gè)選項(xiàng)Compiler中，如圖6所示，可選擇編譯工具Tool為CC （編譯器）、LD（鏈接器）或ASM（匯編器）。進(jìn)一步可從Option選項(xiàng)下選取更多的編譯選項(xiàng)，并通過(guò)最右側(cè)各按鈕添加、刪除、移動(dòng)各選項(xiàng)。或點(diǎn)擊Defaults恢復(fù)到系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置。各選項(xiàng)的詳情請(qǐng)參考各編譯器用戶手冊(cè)。

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圖5 工程選項(xiàng)-控制器

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圖6 工程選項(xiàng)-匯編/編譯器

3.3 "簡(jiǎn)易電壓表的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)要求：將電位器的電壓量（0～5 V）經(jīng)系統(tǒng)處理后實(shí)時(shí)顯示在兩位數(shù)碼管上。原理電路見(jiàn)圖7，主要程序如圖1左側(cè)所示。

3.4 "簡(jiǎn)易電壓表的仿真調(diào)試[9]

點(diǎn)擊工具按鈕lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image3.pnggt;進(jìn)行編譯，結(jié)果顯示在窗口左下角，如圖1所示。編譯正確后點(diǎn)擊lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image20.pnggt;之一，啟動(dòng)Proteus的ISIS并打開(kāi)電路文件，進(jìn)行仿真調(diào)試。在ISIS中可單步、斷點(diǎn)、全速運(yùn)行，也可觀察變量、各存儲(chǔ)器的內(nèi)容等。

3.5 "PCB 設(shè)計(jì)及產(chǎn)品裝配、調(diào)試

仿真調(diào)試正確后可直接點(diǎn)擊ISIS工具欄中按鈕lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image22.pnggt;進(jìn)入Proteus ARES，進(jìn)行電路板PCB設(shè)計(jì)。它還提供PCB設(shè)計(jì)板的3D仿真視圖，可縮放、正、反全方位轉(zhuǎn)動(dòng)觀察。使得在未制板前便可預(yù)覽產(chǎn)品的布局情況，及時(shí)修改不理想之處，節(jié)省時(shí)間、人力、資金。圖8左側(cè)是用Proteus設(shè)計(jì)的電壓表的PCB圖及其3D視圖，右側(cè)為在左邊的PCB圖手工制作出的PCB板子上安裝調(diào)試成功的作品。

lt;E：＼王芳＼現(xiàn)代電子技術(shù)201506＼現(xiàn)代電子技術(shù)15年38卷第6期＼Image＼18t8.tifgt;

圖8 簡(jiǎn)易電壓表PCB圖及其3D預(yù)覽、實(shí)物作品

3.6 "仿真與實(shí)測(cè)比較

按照?qǐng)D1對(duì)0通道輸入的模擬量及其對(duì)應(yīng)的數(shù)字量進(jìn)行測(cè)量，并記錄三個(gè)關(guān)鍵量及其附近量，如表1所示。根據(jù)轉(zhuǎn)換計(jì)算公式[VINVts-Vz=DxDMAX-DMIN]，計(jì)算出ADC后的理論數(shù)字值[Dx]。仿真、實(shí)際、理論三者極為接近，仿真的誤差最大約0.4%，實(shí)際最大誤差約0.8%。說(shuō)明仿真設(shè)計(jì)是正確可靠的。

表1 A/D轉(zhuǎn)換仿真與實(shí)物測(cè)試數(shù)據(jù)（Vcc=Vref+=4.96 V，Vref-=0）

4 "應(yīng)用限制與注意

（1） 由于測(cè)試和配置要求，目前只支持編譯程序;

（2） 只支持單目標(biāo)，不支持多核;

（3） 全局編譯，不能編譯單個(gè)源文件;

（4） 不能直接建庫(kù);

（5） 編譯器選定后不能再更改;

（6） 不支持硬件編程接口。

5 "結(jié) "語(yǔ)

Labcenter公司將多種編譯器與Proteus整合為一體成為VSM Studio，是一個(gè)高集成度的EDA系統(tǒng)。在這一個(gè)軟件平臺(tái)上就可以完成多種硬、軟件設(shè)計(jì)及仿真調(diào)試，避免了在開(kāi)發(fā)不同類型的單片機(jī)amp;嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)使用不必用的軟件集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的麻煩。通過(guò)電壓表的設(shè)計(jì)案例說(shuō)明在Studio中完成電子產(chǎn)品的整個(gè)EDA開(kāi)發(fā)過(guò)程及關(guān)鍵技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品的高效開(kāi)發(fā)。

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