80C51系列單片機仿真器選購指南

第一章 為什么要使用仿真器?

1.1 仿真的概念

仿真的概念其實使用非常廣，最終的含義就是使用可控的手段來模仿真實的情況。

在嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計中，仿真應(yīng)用的范圍主要集中在對程序的仿真上。例如，在單片機的開發(fā)過程中，程序的設(shè)計是最為重要的但也是難度最大的。一種最簡單和原始的開發(fā)流程是：編寫程序-燒寫芯片-驗證功能，這種方法對于簡單的小系統(tǒng)是可以對付的，但在大系統(tǒng)中使用這種方法則是完全不可能的。

1.2 仿真的種類

軟件仿真：這種方法主要是使用計算機軟件來模擬運行實際的單片機運行，因此仿真與硬件無關(guān)的系統(tǒng)具有一定的優(yōu)點。用戶不需要搭建硬件電路就可以對程序進行驗證，特別適合于偏重算法的程序。軟件仿真的缺點是無法完全仿真與硬件相關(guān)的部分，因此最終還要通過硬件仿真來完成最終的設(shè)計。

硬件仿真：使用附加的硬件來替代用戶系統(tǒng)的單片機并完成單片機全部或大部分的功能，使用了附加硬件后用戶就可以對程序的運行進行控制，例如單步，全速，查看資源，斷點等。硬件仿真是開發(fā)過程中所必須的。

1.3 為什么要使用仿真器?

在與一些有經(jīng)驗的工程師交談中，我們會發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)一部分工程師在開發(fā)中不使用或很少仿真器。向他們詢問原因，得到的回答是“仿真器不可靠”。但是他們是如何解決程序開發(fā)中遇到的問題呢?通過深入的交流才明他們是照這樣的方法來開發(fā)程序的：

(1) 根據(jù)自己的設(shè)計建立一個符合要求的硬件平臺，如果該平臺涉及的程序比較復(fù)雜，還要搭建一個人機交流的通道。人機交流通道可能是一個簡單的發(fā)光二極管，蜂鳴器，復(fù)雜的可能是串口通訊口，LCD顯示屏。

(2) 寫一個最簡單的程序，例如只是將發(fā)光二極管連續(xù)的閃爍。程序編譯后燒寫到單片機芯片中，驗證硬件平臺是否工作正常。

(3) 硬件平臺正常工作后編寫系統(tǒng)最低層的驅(qū)動程序，每次程序更改后都重新燒寫單片機芯片驗證。如果在程序驗證中遇到問題，則可能在程序中加入一些調(diào)試手段，例如通過串口發(fā)送一些信息到PC 端的超級終端上，用于了解程序的運行情況。

(4) 系統(tǒng)低層驅(qū)動程序完成后再編寫用戶框架程序，由于這部分已經(jīng)不涉及到硬件部分，所以程序中的問題用戶一般能夠發(fā)現(xiàn)。

但是更多的調(diào)查表明，使用以上方法的工程師總的看來所設(shè)計的程序不是很龐大或很復(fù)雜。因為在做簡單的項目時，我們可以通過一個發(fā)光二極管就可以表達出內(nèi)部的信息;如果程序復(fù)雜，可能需要更多的信息來表示內(nèi)部的狀態(tài)，這樣可能就需要串口協(xié)助調(diào)試;如果程序更復(fù)雜，硬件更多，實時性更強，那工程師就要更多的增強調(diào)試手段，串口可能就不能滿足了，需要類似于斷點的功能，因為我想知道在某一個時刻單片機內(nèi)部的狀態(tài)究竟是怎樣?

如果用戶程序的修改非常頻繁，可能一次又一次地的燒寫芯片占用的時間就很多，這時用戶就會想能下載程序并運行的裝置。到這里，您會看到，隨著用戶要求的越來越高，調(diào)試裝置已經(jīng)越來越象一個通用的仿真器了。因此我們的建議是：不要回避使用仿真器，因為使用仿真器能提高您的開發(fā)速度。

但是不能否認(rèn)的是，用戶回避使用仿真器也是有原因的。因為仿真器也是一種電子裝置，非常依賴于設(shè)計者的水平。如果一個仿真器設(shè)計者的水平有欠缺，那將給仿真器的使用者帶來很大的問題，因為仿真器的使用者將分不清楚究竟是程序的問題還是出在那里。隨著電子設(shè)備的復(fù)雜化，設(shè)計工程師面臨前所未有的壓力。您可以想象，用戶發(fā)現(xiàn)了程序中有一個問題，首先懷疑是自己系統(tǒng)中的問題，可能是軟件方面也可能是硬件方面。因為用戶系統(tǒng)處于開發(fā)階段，用戶基本上不會懷疑仿真器。在這種情況下，用戶將耗費很大的精力在自己的系統(tǒng)中尋找并不存在的問題。如果用戶最終發(fā)現(xiàn)問題來源于仿真器，并通過燒寫芯片驗證確實如此，那這個仿真器用戶以后可能會逐漸放棄使用仿真器。

用戶放棄使用仿真器，對用戶的影響是巨大的。因為放棄使用一個設(shè)計不完善的仿真器，也放棄了 使用其它設(shè)計完善的仿真器，關(guān)鍵是放棄了合理的開發(fā)方法。因此我們的建議是：不要回避使用仿真器，但要挑選好的仿真器。

1.4仿真器的附加服務(wù)更加重要

在購買仿真器的同時，還要注意仿真器廠家的服務(wù)，這一點很關(guān)鍵。這里說的服務(wù)包含仿真器本身的服務(wù)，例如仿真器使用上的指導(dǎo)服務(wù)，仿真器的維修服務(wù)。這些都是一個產(chǎn)品的最基本的服務(wù)，對于仿真器這種特殊產(chǎn)品來將還不是全部的服務(wù)。

使用仿真器來開發(fā)產(chǎn)品，會遇到很多問題：產(chǎn)品本身的問題，仿真器的問題，仿真器和用戶系統(tǒng)的問題。如果用戶開發(fā)經(jīng)驗不是很豐富，他并不能排除遇到的問題究竟來源于哪個方面。這時，他可能求助于仿真器生產(chǎn)廠商。如果仿真器的生產(chǎn)廠商只專注于仿真器的設(shè)計，而對于其它的單片機應(yīng)用不熟悉，他可能對用戶提出的問題不能作出正確的判斷而一味的強調(diào)自己的仿真器沒有問題。與之相反，一個既熟悉仿真器的使用，又有豐富開發(fā)經(jīng)驗的仿真器支持廠商則能協(xié)助用戶快速的找出問題，實踐證明這兩種情況帶來的效果是完全不一樣的。因此我們的建議是：挑選好的仿真器，更要挑選好的技術(shù)支持。