NI Multisim下如何進(jìn)行SPICE模型和8051 MCU的協(xié)同仿真

Multisim是基于SPICE的電路仿真軟件，SPICE（Simulation Program with Intergrated Circuit Emphasis）是“側(cè)重于集成電路的模擬程序”的簡(jiǎn)稱，在1975年由加利福尼亞大學(xué)伯克萊分校開(kāi)發(fā)。在Multisim9中，需要另安裝MultiMCU進(jìn)行單片機(jī)仿真。NI(National Instruments) Multisim10 將MuitiMCU稱為MCU Module，不需要單獨(dú)安裝，可以與Multisim中的SPICE模型電路協(xié)同仿真，支持Intel/Atmel的8051/8052 和 Microchip的 PIC16F84a，典型的外設(shè)有RAM和ROM，鍵盤，圖形和文字LCD，并有完整的調(diào)試功能，包括設(shè)置斷點(diǎn)，查看寄存器，改寫內(nèi)存等。支持C語(yǔ)言，可以編寫頭文件和使用庫(kù)，還可以將加載的外部二進(jìn)制文件反匯編。Multisim10下載
　這里我們通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的帶有復(fù)位功能的計(jì)數(shù)器的例子來(lái)說(shuō)明在NI Multisim10中如何進(jìn)行單片機(jī)開(kāi)發(fā)以及如何與SPICE模型電路協(xié)同仿真。

MCU（Microcontroller Unit）即單片機(jī)是大家都比較熟悉并常用的電子器件，由于其廣泛的應(yīng)用，所以用單片機(jī)設(shè)計(jì)電路是電子技術(shù)人員必備的技能。對(duì)于初學(xué)者，可以先從軟件仿真入手。我們知道利用Proteus軟件可以進(jìn)行單片機(jī)的軟件仿真，Multisim同樣也可以。

　如果你對(duì)Multisim比較熟悉，那一定對(duì)里面的安捷倫（Agilent）54622D混合信號(hào)示波器等儀器印象很深刻吧，因?yàn)樗c真實(shí)的儀器面板和操作幾乎完全一樣。Multisim里象這種模仿實(shí)際儀器的還有安捷倫的33120A任意波形函數(shù)發(fā)生器和34401A萬(wàn)用表，泰克（Tektronix）的TDS2024四通道示波器。充分利用這些儀器，就好比擁有了一個(gè)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)室，你可以用33120A任意波形函數(shù)發(fā)生器給單片機(jī)提供輸入信號(hào)，用54622D或TDS2024示波器觀看模擬信號(hào)，或用54622D的邏輯分析儀功能查看單片機(jī)多個(gè)管腳數(shù)字信號(hào)的輸出。在下面的例子里我們將用54622D來(lái)觀察復(fù)位信號(hào)。

搭建電路設(shè)置MCU
　建好的電路圖如圖1所示，各器件的名稱等信息如附表所示。需要說(shuō)明的是電路圖中的單片機(jī)不用連接晶振也可以進(jìn)行仿真，時(shí)鐘頻率（速度）的設(shè)置見(jiàn)下文。

圖1 帶復(fù)位功能的簡(jiǎn)單計(jì)數(shù)器的電路圖

附表　　
搭建電路時(shí)，當(dāng)將單片機(jī)U1放入電路圖中時(shí)，會(huì)出現(xiàn)MCU向?qū)?，如圖2所示。第一步，分別輸入工作區(qū)路徑和工作區(qū)名稱。工作區(qū)名稱任意，這里輸入MCUCosimWS。第二步，如圖3所示，在項(xiàng)目類型（Project type）下拉框有兩個(gè)選項(xiàng)：標(biāo)準(zhǔn)(Standard)和加載外部Hex文件(Load External Hex File)，你可以在Keil等環(huán)境下編寫匯編和C源程序，然后生成Hex文件，再通過(guò)“加載外部Hex文件”導(dǎo)入。限于篇幅這里選標(biāo)準(zhǔn)（Standard），接著在“編程語(yǔ)言”（Programming language）下拉框里會(huì)有兩個(gè)選項(xiàng)：C和匯編（Assembly），如果選擇C，則在匯編器/編譯器工具(Assembler/Compiler tool)下拉框會(huì)出現(xiàn)Hi-Tech C51-Lite compiler，我們這里選擇匯編（Assembly），則出現(xiàn)8051/8052 Metalink assembler。接下來(lái)在項(xiàng)目名稱（Project name）里輸入名稱，如CosimProject。第三步，如圖4所示，對(duì)話框里有兩個(gè)選項(xiàng)：創(chuàng)建空項(xiàng)目（Create empty project）和添加源文件(Add source file)。選擇添加源文件，點(diǎn)擊完成。保存文件，鍵入M10Cosim作為文件名，然后查看“設(shè)計(jì)工具箱”(Design Toolbox)，應(yīng)如圖5所示。

　你可能更愿意用C來(lái)編寫程序，而不是匯編，或兩個(gè)都用，或還想引入外部Hex文件，這都可以通過(guò)用“MCU代碼管理器”添加MCU項(xiàng)目來(lái)解決。在設(shè)計(jì)工具箱里右鍵單擊MCUCosimWS，選擇“MCU代碼管理器”（MCU Code Manager），點(diǎn)擊“新MCU項(xiàng)目”（New MCU Project）按鈕，選擇“項(xiàng)目類型”（Project Type），可以是標(biāo)準(zhǔn)（Standard）或加載外部Hex文件(Load External Hex File)，這里選“標(biāo)準(zhǔn)”，接著輸入名稱，如Cosim_C_Project，確定后就可以在MCU代碼管理器對(duì)話框里進(jìn)行下一步設(shè)置了，可以創(chuàng)建新文件，設(shè)置匯編器/編譯器等等。如圖6所示，這時(shí)已經(jīng)多了一個(gè)Cosim_C_Project項(xiàng)目（未添加C代碼源文件），前面圖標(biāo)空心的方框說(shuō)明它不是“當(dāng)前使用的項(xiàng)目”（Active MCU Project）。

圖6用MCU代碼管理器添加的新項(xiàng)目