ProteuS在A(yíng)RM系統設計中的應用

引 言
現在，人們生活中的每個(gè)角落都有嵌入式設備的存在，比如DVD、移動(dòng)電話(huà)、MP3及掌上電腦等等。這些嵌入式設備多采用32位RISC嵌入式處理器作為核心部件。其中基于ARM核的嵌入式處理器獨占鰲頭，在32位RISC處理器中占據超過(guò)75％的市場(chǎng)份額。因而越來(lái)越多的電子愛(ài)好者都加入了學(xué)習ARM的隊伍中。通過(guò)和一般單片機系統開(kāi)發(fā)過(guò)程的比較不難發(fā)現，嵌入式系統的設計包括硬件設計和軟件設計兩個(gè)方面，其調試過(guò)程包括軟件調試、硬件測試、系統調試3個(gè)過(guò)程。軟件調試一般比較容易進(jìn)行，但是硬件測試和系統調試則比較麻煩，因為要進(jìn)行這兩個(gè)過(guò)程必須在 PCB制作、元器件焊接完畢之后才能進(jìn)行；而PCB的制作、元器件的焊接是非常費時(shí)費力的，如果能采用仿真工具Proteus VSM，則不用制作具體的電路板也能夠完成以上工作。毫無(wú)疑問(wèn)，這樣可給廣大ARM學(xué)習者帶來(lái)很大的方便。

1 Proteus簡(jiǎn)介
Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司的EDA工具軟件，是一個(gè)電子設計的教學(xué)平臺、實(shí)驗平臺和創(chuàng )新平臺，涵蓋了電工電子實(shí)驗室、電子技術(shù)實(shí)驗室、單片機應用實(shí)驗室等的全部功能。它運行于Windows操作系統上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路。該軟件的特點(diǎn)是：
①實(shí)現了單片機仿真和SPICE電路仿真相結合。具有模擬電路仿真、數字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統的仿真、RS232動(dòng)態(tài)仿真、I2C調試器、SPI調試器、鍵盤(pán)和LCD系統仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。
②支持主流單片機系統的仿真。目前支持的單片機類(lèi)型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及Phil-lips公司的ARM(LPC系列)等。
③提供軟件調試功能。在硬件仿真系統中具有全速、單步、設置斷點(diǎn)等調試功能，同時(shí)可以觀(guān)察各個(gè)變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調試環(huán)境，如Keil、ADS等軟件。
④具有強大的原理圖繪制功能。能夠進(jìn)行SCH(原理圖)和PCB(印刷板)電路的設計。

2 Proteus環(huán)境下的原理圖設計
Proteus和Protel、EWB等軟件相似，繪制原理圖都要先從器件庫里取出所需的元器件符號并在繪圖區布局好，同時(shí)編輯好元件的參數，接著(zhù)進(jìn)行連線(xiàn)，添加必要的網(wǎng)絡(luò )標號等步驟。下面通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)例說(shuō)明如何使用Proteus軟件實(shí)現ARM(以L(fǎng)PC2106為例)系統的設計與仿真。實(shí)例以 LPC2106控制器為核心，使用硬件SPI接口與74HC595進(jìn)行連接，添加必要的外圍電路，控制74HC595驅動(dòng)LED數碼管顯示。電路原理如圖 1所示。LPC2106的P0．4(／SCK／CAP0．1)、P0．6(／MOSI／CAP0．2)和P0．8(／TxD1／PWM4)分別與 74HC595的SH_CP、DS和ST_CP相連來(lái)控制74HC595，74HC595的輸出Q0～Q6分別與數碼管和LED相連，控制它們的實(shí)時(shí)顯示。

3 程序代碼的編寫(xiě)
程序代碼的編寫(xiě)主要分4個(gè)部分進(jìn)行：
①LPC2106的初始化代碼；
②LPC2106異常向量入口及異常向量與C語(yǔ)言代碼的接口，包括初始化堆棧的代碼；
③LPC2106目標板特殊的代碼，包括異常處理程序和目標板初始化程序；
④根據實(shí)例要求并結合原理圖，編寫(xiě)實(shí)現預期功能的代碼，即通常的執行代碼，代碼文件保存為“main．C”。