單片機(jī)開(kāi)發(fā)中仿真技術(shù)的應(yīng)用

【摘 要】近幾年，隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)仿真技術(shù)得到了巨大的推動(dòng)。當(dāng)前，仿真技術(shù)是在單片機(jī)開(kāi)發(fā)中應(yīng)用最為廣泛和突出的技術(shù)。本文首先對(duì)單片機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行了介紹，之后以仿真技術(shù)在單片機(jī)多路開(kāi)發(fā)中的具體應(yīng)用為例介紹了單片機(jī)開(kāi)發(fā)中仿真技術(shù)的應(yīng)用狀況。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)開(kāi)發(fā) 仿真技術(shù) 多路開(kāi)發(fā) 應(yīng)用

20世紀(jì)70年代末，單片機(jī)誕生。它利用規(guī)模超大的集成電路技術(shù)，在一塊硅片上將隨機(jī)存儲(chǔ)器、中央處理器、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器，以及只讀存儲(chǔ)器等等功能集合起來(lái)，構(gòu)成集成度較高，功能完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)是一種功耗較低、體積較小、擴(kuò)展比較靈活的集成電路，便于生產(chǎn)便攜、性價(jià)比較高，它經(jīng)歷了SCM、MCU、SOC三個(gè)階段，在很多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。

一、單片機(jī)仿真技術(shù)概述

盡管單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展極大地促進(jìn)了電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，以及通信技術(shù)等行業(yè)的快速發(fā)展，并已經(jīng)成為當(dāng)前教學(xué)和科研中炙手可熱的一門(mén)技術(shù)。但是由于單片機(jī)的智能核心系統(tǒng)是微處理器，所以在設(shè)計(jì)完成后，要對(duì)電路反復(fù)進(jìn)行調(diào)制，或者多次測(cè)試印制電路，這就使得開(kāi)發(fā)的成本大大增加，導(dǎo)致單片機(jī)研發(fā)推廣受到了阻礙。近幾年，隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)仿真技術(shù)得到了巨大的推動(dòng)。當(dāng)前，仿真技術(shù)是在單片機(jī)開(kāi)發(fā)中應(yīng)用最為廣泛和突出的技術(shù)，例如在單片機(jī)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，采用軟硬件協(xié)同仿真技術(shù)，來(lái)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行模仿，它主要是在終硬件最沒(méi)有準(zhǔn)備好以前就對(duì)軟件和硬件的協(xié)同進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)使用對(duì)軟件與硬件的協(xié)同仿真技術(shù)，可以對(duì)虛擬模型進(jìn)行早期的調(diào)試，同時(shí)提供一個(gè)虛擬平臺(tái)軟件進(jìn)行調(diào)試，進(jìn)而對(duì)包括硬件在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行功能性測(cè)試，這不僅可以使設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)降低，還可以減少費(fèi)用，節(jié)約開(kāi)發(fā)的時(shí)間。軟硬件協(xié)同仿真技術(shù)的出現(xiàn)為單片機(jī)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用提供了一個(gè)較好的發(fā)展平臺(tái)，具有非常重要的推廣意義和價(jià)值。

二、單片機(jī)開(kāi)發(fā)中仿真技術(shù)的應(yīng)用

（一）單片機(jī)開(kāi)發(fā)中仿真技術(shù)的作用

在單片機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的周期中，通常是采用傳統(tǒng)的方法將軟件和硬件分開(kāi)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，如果有和硬件相互作用相關(guān)的軟件編碼，軟件設(shè)計(jì)工程師就會(huì)硬件完成之前將軟件編碼編寫(xiě)完成，等到硬件設(shè)計(jì)也完成后在對(duì)其進(jìn)行糾錯(cuò)處理，之后在硬件真正完成以后將軟硬件系統(tǒng)集成在一起，并對(duì)實(shí)時(shí)軟件和整體進(jìn)行調(diào)試。

而通過(guò)采用軟硬件協(xié)同仿真技術(shù)，就可以在沒(méi)有將硬件生產(chǎn)出之前對(duì)虛擬模型進(jìn)行早期的調(diào)試，并能夠?yàn)檐浖恼{(diào)試提供虛擬平臺(tái)，進(jìn)而對(duì)包含硬件在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行功能驗(yàn)證，這樣就在很大程度上節(jié)省了硬件平臺(tái)的準(zhǔn)備時(shí)間。

（二）仿真技術(shù)在單片機(jī)多路開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

一般地，單片機(jī)開(kāi)發(fā)采用“宿主機(jī)/目標(biāo)機(jī)”方式。首先，利用宿主機(jī)上豐富的資源及良好的開(kāi)發(fā)環(huán)境開(kāi)發(fā)和仿真調(diào)試目標(biāo)機(jī)上的軟件。然后，通過(guò)串行口將編譯生成的目標(biāo)代碼傳輸下載到目標(biāo)板上，并用交叉調(diào)試器在調(diào)試軟件支持下進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和在線仿真調(diào)試。最后，目標(biāo)板在特定環(huán)境下編程脫機(jī)運(yùn)行。這種一對(duì)一式的開(kāi)發(fā)，無(wú)疑是很好的開(kāi)發(fā)方式，但它的問(wèn)題是設(shè)備利用率低下，這在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室顯得尤其突出。所以在設(shè)備緊缺情況下，開(kāi)發(fā)一套輔助設(shè)備來(lái)提高仿真開(kāi)發(fā)設(shè)備的利用率是非常有必要的。

1.性能要求

在現(xiàn)有單片機(jī)仿真設(shè)備的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè)多路開(kāi)發(fā)應(yīng)用裝置，實(shí)現(xiàn)一套可供幾個(gè)用戶輪流開(kāi)發(fā)仿真的單片機(jī)仿真器。這樣幾人一組共用實(shí)驗(yàn)設(shè)備，既能提高設(shè)備利用率，又能形成良好的開(kāi)發(fā)仿真氛圍，更重要的是降低設(shè)備重復(fù)投入。

2.多路開(kāi)發(fā)器的整機(jī)框圖

本文陳述的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一套單片機(jī)仿真器的多路開(kāi)發(fā)應(yīng)用板，很好地滿足了以上要求，并且在實(shí)踐過(guò)程中取得了較好的效果。

3.多路開(kāi)發(fā)器的電路設(shè)計(jì)

通過(guò)一個(gè)控制電路能夠使整機(jī)實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶主機(jī)對(duì)一臺(tái)單片機(jī)仿真器進(jìn)行輪流地一對(duì)一的仿真使用的目的。這里選用了74LS04反相器、AT89C2051單片機(jī)芯片，以及電磁繼電器作為主要的部件，來(lái)構(gòu)成一個(gè)利用單片機(jī)自動(dòng)控制的選通電路，從而較好的準(zhǔn)確的完成每個(gè)用戶主機(jī)和單片機(jī)仿真器之間串行口的數(shù)據(jù)通信。其主要目標(biāo)是要設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)仿真器的多路復(fù)用系統(tǒng)板，以使4個(gè)用戶能夠?qū)崿F(xiàn)共同使用一個(gè)仿真器的目的。

4.軟件編程

在用C51將整個(gè)程序編寫(xiě)完成之后，可以利用編譯，編程到芯片AT89C2051，來(lái)完成脫機(jī)工作。借助WAVE6000仿真器，在調(diào)試器集成isp仿真調(diào)試環(huán)境下，單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)仿真調(diào)試。在安裝使用時(shí)，其默認(rèn)的編譯系統(tǒng)是匯編語(yǔ)言，為了完成C51的編譯過(guò)程，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，要為WAVE6000安裝KEIL C51編譯器。

總之，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行正常，達(dá)到了單片機(jī)仿真器多路復(fù)用的目的。在開(kāi)發(fā)實(shí)踐過(guò)程中，取得了預(yù)期目的效果，多個(gè)用戶開(kāi)發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)仿真調(diào)試時(shí)，能很好地交替使用，從而提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備利用率。

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