外圍設(shè)備或器件軟件仿真的方法及建議
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有一點(diǎn)必須先肯定，軟件仿真不能替代硬件仿真。軟件仿真只是對(duì)硬件的仿真模擬，但是軟件仿真仍有必要。目標(biāo)系統(tǒng)是千變?nèi)f化的，需要開(kāi)發(fā)者去實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)可能需要相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間，甚至完成后不能隨意調(diào)試，因此有必要對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行模擬或仿真，以便開(kāi)發(fā)、檢測(cè)嵌入式軟件。
外圍設(shè)備軟件仿真可以快速建立開(kāi)發(fā)目標(biāo)的模擬系統(tǒng)。由于各仿真部件是軟件，因此只要部件存在，就沒(méi)有采購(gòu)、制作電路板的過(guò)程。將各部件按規(guī)則布置、用軟件連接，就構(gòu)成了目標(biāo)模擬系統(tǒng)。
外圍設(shè)備軟件仿真可以使嵌入式的軟件設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)相對(duì)獨(dú)立。軟件設(shè)計(jì)者可以先在模擬軟件上進(jìn)行功能和邏輯測(cè)試，從而減少了對(duì)硬件的依賴(lài)。
外圍設(shè)備仿真軟件在一定條件下可以制作為檢測(cè)硬件功能的工具。如果仿真部件的連接口可以轉(zhuǎn)化為硬件接口，那么就可以在硬件上用軟件仿真部件代替被仿真部件運(yùn)行。
外圍設(shè)備軟件仿真可以降低開(kāi)發(fā)成本。過(guò)去有時(shí)為了配合軟件開(kāi)發(fā)，需要在硬件開(kāi)發(fā)初期制作一些測(cè)試硬件。而現(xiàn)在，硬件開(kāi)發(fā)可以按自己的需要按部就班地進(jìn)行，只要在必要時(shí)與軟件設(shè)計(jì)者溝通就可以了。
外圍設(shè)備軟件仿真可以方便單片機(jī)程序的調(diào)試，在程序涉及外圍設(shè)備時(shí)不必做任何處理直接運(yùn)行，仿真軟件會(huì)自動(dòng)處理對(duì)它的訪問(wèn)。
2 單片機(jī)外圍設(shè)備或器件的相似性
經(jīng)過(guò)幾個(gè)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，會(huì)發(fā)現(xiàn)各項(xiàng)目所采用的外圍設(shè)備或者器件大多相同。只是在功能不同時(shí)，才使用不同的外圍設(shè)備或器件。對(duì)于不同的器件或設(shè)備，可以發(fā)現(xiàn)部件與單片機(jī)接口常使用如下幾種：I2C、SPI、并口8(16)位、UART。
因此，對(duì)外圍設(shè)備或器件的仿真部件，在今后的各項(xiàng)目中被采用的可能性很大，制作仿真部件的功夫不會(huì)白費(fèi)。如果將部件特有的接口與部件功能部分分開(kāi)，兩部分再用通用的接口連接(例如將I2C接口單獨(dú)仿真，然后單獨(dú)仿真器件的功能部分，再將這兩部分用通用接口連接)，那么經(jīng)過(guò)這樣的設(shè)計(jì)，由于I2C接口的通用性，I2C接口的仿真使用率會(huì)很高，同時(shí)各部件由于接口全都一樣也便于各部件集成。
3 外圍設(shè)備或器件仿真方法及建議
建議單片機(jī)軟件調(diào)試器預(yù)留軟件接口。這樣其他程序就可以監(jiān)視單片機(jī)的I/O引腳或寄存器，從而使仿真外圍設(shè)備有了可能。
將I2C、SPI、并口8(16)位、UART接口封裝以Socket形式輸出。由于各種單片機(jī)的調(diào)試器接口不大可能一樣，所以單獨(dú)封裝部件接口對(duì)應(yīng)付不同的單片機(jī)調(diào)試器有好處。以Socket形式輸出，可使各部件功能仿真部分高度獨(dú)立，仿真部件甚至可與其接口和調(diào)試器不在同一個(gè)計(jì)算機(jī)內(nèi)。
仿真部件的全部接口改為Socket形式。由于關(guān)于Socket編程的例程很多，所以不用擔(dān)心其中的復(fù)雜性。經(jīng)過(guò)這樣設(shè)計(jì)后，仿真部件間、仿真部件和調(diào)試器間存在復(fù)雜的Socket多點(diǎn)連接問(wèn)題。為了減少?gòu)?fù)雜的連接須做些修改，可將仿真部件與調(diào)試器連接的Socket程序單獨(dú)制作程序模塊，各部件功能仿真部分制作成控件，在需要時(shí)放入仿真程序中。仿真軟件結(jié)構(gòu)如圖1所示。
4 外圍軟件仿真方法實(shí)例
(1)電路原理
圖2為電路原理框圖。
AT89S52的編譯調(diào)試器選擇Keil C5l。Keil C5l的調(diào)試器有AGSI(Advanced Generic Simulator Interface)的軟件接口。
(2)定義通信協(xié)議
I2C仿真接口和ZLG7290仿真器件問(wèn)相互動(dòng)作必須有一個(gè)通信協(xié)議。通信數(shù)據(jù)格式定義如表1所列，指令值含義如表2所列。
(3)I2C接口封裝
根據(jù)Keil C5l調(diào)試器關(guān)于AGSI的說(shuō)明，將I2C接口封裝。從Keil網(wǎng)站下載AGSI例程SPeriDLL，從網(wǎng)上搜索一個(gè)Visual C++的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的聊天程序。
將SPeriDLL中不用的控件及相關(guān)代碼刪去(保留也可以)，“按鍵”、“文本框”等控件的使用方法都以例程為準(zhǔn)。修改DefineAllWatclhes函數(shù)，將監(jiān)視的51芯片的引腳或存儲(chǔ)器的參數(shù)修改為：
Agsi．SetWatchOnSFR(Zlg7290．SDAPort．ZLG7290Write，AGSIWRITE)；
其中：Zlg7290．SDAPort為控制ZLG7290的51芯片的端口；ZLG7290Write為Zlg7290．SDAPort有動(dòng)作時(shí)調(diào)用的函數(shù)。
將DefineAllWatches中不必要的代碼刪除。復(fù)制Socket例程，并設(shè)置好類(lèi)及變量。在ZLG7290Write函數(shù)體中添加處理I2C和調(diào)用Socket發(fā)送數(shù)據(jù)的代碼。ZLG7290Write的流程如圖3所示。
在對(duì)話框消息函數(shù)中處理Socket接收信息的地方添加代碼(Socket例程中是在此處處理接收數(shù)據(jù)的)。按自定義協(xié)議將接收到的仿真設(shè)備的數(shù)據(jù)存入相應(yīng)的緩存，或?qū)2C器件的輸出引腳進(jìn)行操作。SPeriiDLL修改后的對(duì)話框如圖4所示。
(4)用VB編制仿真軟件
從www．zlgmcu.com下載ZLG7290的例程和數(shù)據(jù)手冊(cè)。選擇一個(gè)VB(Visual Basic)的點(diǎn)到點(diǎn)的Socket聊天程序進(jìn)行修改。增加一個(gè)“Form”，并在上面添加ZLG7290要用到的8個(gè)數(shù)碼管控件(自制)、64個(gè)按鈕控件和1個(gè)定時(shí)器，如圖5所示。建立ZLG7290程序模塊，自定義一個(gè)ZLG7290的數(shù)據(jù)類(lèi)型，并用此類(lèi)型定義數(shù)據(jù)變量Reg7290用于保存數(shù)據(jù)。
修改Socket控件的DataArrival事件的代碼。當(dāng)接收的數(shù)據(jù)為ZLG7290的地址時(shí)，數(shù)據(jù)交由ZLG7290程序模塊處理。數(shù)據(jù)處理部分根據(jù)ZLG7290數(shù)據(jù)手冊(cè)和通信協(xié)議編寫(xiě)，如果是向某地址寫(xiě)數(shù)據(jù)，則寫(xiě)到Reg7290的相應(yīng)位置；如果寫(xiě)到命令地址，則直即執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作程序。
對(duì)按鍵事件進(jìn)行處理，根據(jù)接鍵保存相應(yīng)值到Reg7290的按鍵寄存器，并通過(guò)Socket發(fā)出按鍵數(shù)據(jù)和按鍵中斷輸出引腳動(dòng)作。
在定時(shí)器事件中調(diào)用刷新數(shù)碼管數(shù)據(jù)的程序。仿真軟件的Socket部分顯示窗如圖6所示。
(5)仿真
按照AGSI的說(shuō)明文件apnt_154．pdf設(shè)置Keil C51調(diào)試器，調(diào)試器打開(kāi)ZLG7290例程和I2C接口；運(yùn)行VB下編制的仿真軟件；用Socket連接；全速運(yùn)行ZLG7290例程。數(shù)碼管顯示如圖5所示。
運(yùn)行時(shí)，ZLG7290的例程中不停地向I2C總線查詢(xún)按鍵和發(fā)送顯示數(shù)據(jù)。在這樣的情況下，仿真軟件各項(xiàng)仿真功能工作正常，表明這種仿真方法是可行的。
(6)說(shuō)明
在實(shí)例中只有一種接口，如果接口種類(lèi)增加，則只需在VB仿真軟件端增加Socket控件。如果不想用VB開(kāi)發(fā)仿真軟件，那么也可以選擇其他語(yǔ)言。
5 結(jié)論
實(shí)踐證明，本文的仿真方法是可行的，但需要單片機(jī)調(diào)試器提供軟件接口。如果各種單片機(jī)調(diào)試器都有接口，那么仿真部件就可以得到充分利用。
評(píng)論