微机原理与接口技术
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1.4 微型计算机系统的EDA设计方法

随着计算机与微电子技术的发展,微型计算机系统的设计正朝着速度快、容量大、体积小、重量轻的方向发展。推动这一发展的就是日趋进步和完善的EDA设计技术。EDA,即电子设计自动化,是近几年迅速发展起来的将计算机软件、硬件、微电子技术交叉运用的现代电子设计学科,其功能涵盖了电路描述、电路合成、电路仿真等三大电路设计工作。目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有Protel、PSPICE、Multisim10、Modelsim和Proteus等。这些工具都有较强的功能,一般均可以进行电路设计与仿真,有的还具有PCB自动布局布线、输出多种网表文件等功能。下面需要特别介绍的是Proteus这个软件。

Proteus软件是英国Labcenter Electronics公司开发的EDA工具软件,由广州风标电子技术有限公司作为中国的销售代理。Proteus软件除了可以实现原理图布图、PCB自动或人工布线和SPICE电路仿真等其他EDA工具软件(如Multisim)具有的功能外,还可以仿真处理器及其外围电路并实时使用RAM、ROM、键盘、马达、LED、LCD、A/D、D/A、部分SPI器件和部分I2C器件。从原理图布图、代码调试到微处理器与外围电路协同仿真,一键切换到PCB设计,Proteus真正实现了从概念到产品的完整设计。Proteus是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台,其处理器模型支持8086、8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM和MSP430等,并还在持续增加其他系列处理器模型。在编译方面,它也支持MASM IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。

Proteus可以仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件;可以提供示波器、逻辑分析仪、交直流电压表、交直流电流表等仿真仪表资源。Proteus还提供了比较丰富的测试信号(包括模拟信号和数字信号)用于电路的测试。在Proteus绘制好原理图后,调入已编译好的目标代码文件(.HEX文件或.EXE文件),可以在Proteus的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。

Proteus提供的独特的微处理器协同仿真功能(VSM)使得Proteus成为了“微机原理”课程教学的先进助手。Proteus不仅可将许多微处理器实例功能形象化,也可将许多微处理器实例运行过程形象化。前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果,后者则是实物演示实验难以达到的效果。它的元器件、连接线路等和传统的微机原理实验硬件高度对应,这可以在相当程度上替代了传统的微机原理实验教学的功能,如元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。

使用Proteus软件进行微型计算机系统的仿真设计,是虚拟仿真技术和计算机多媒体技术相结合的综合运用,在不需要硬件投入的条件下,为微机原理课程的学习提供了一个便捷、灵活的实验环境,有利于培养学生的电路设计能力及仿真软件的操作能力。

综上所述,本书推荐使用Proteus软件,采用软件仿真与硬件实验箱实验相结合的方式进行实验。这种方式依托Proteus软件的强大软件仿真功能,在电路设计这个环节上给学习者以充分的灵活性和多样性,非常有利于培养学习者的学习积极性和实践设计动手能力。

本书将在第6章和第13章详细介绍如何使用Proteus软件进行微机原理实验仿真。