外圍設(shè)備或器件軟件仿真的方法及建議
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有一點必須先肯定，軟件仿真不能替代硬件仿真。軟件仿真只是對硬件的仿真模擬，但是軟件仿真仍有必要。目標系統(tǒng)是千變?nèi)f化的，需要開發(fā)者去實現(xiàn)。實現(xiàn)可能需要相當長一段時間，甚至完成后不能隨意調(diào)試，因此有必要對目標系統(tǒng)進行模擬或仿真，以便開發(fā)、檢測嵌入式軟件。
外圍設(shè)備軟件仿真可以快速建立開發(fā)目標的模擬系統(tǒng)。由于各仿真部件是軟件，因此只要部件存在，就沒有采購、制作電路板的過程。將各部件按規(guī)則布置、用軟件連接，就構(gòu)成了目標模擬系統(tǒng)。
外圍設(shè)備軟件仿真可以使嵌入式的軟件設(shè)計與硬件設(shè)計相對獨立。軟件設(shè)計者可以先在模擬軟件上進行功能和邏輯測試，從而減少了對硬件的依賴。
外圍設(shè)備仿真軟件在一定條件下可以制作為檢測硬件功能的工具。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行。
外圍設(shè)備軟件仿真可以降低開發(fā)成本。過去有時為了配合軟件開發(fā)，需要在硬件開發(fā)初期制作一些測試硬件。而現(xiàn)在，硬件開發(fā)可以按自己的需要按部就班地進行，只要在必要時與軟件設(shè)計者溝通就可以了。
外圍設(shè)備軟件仿真可以方便單片機程序的調(diào)試，在程序涉及外圍設(shè)備時不必做任何處理直接運行，仿真軟件會自動處理對它的訪問。
2 單片機外圍設(shè)備或器件的相似性
經(jīng)過幾個項目的開發(fā)，會發(fā)現(xiàn)各項目所采用的外圍設(shè)備或者器件大多相同。只是在功能不同時，才使用不同的外圍設(shè)備或器件。對于不同的器件或設(shè)備，可以發(fā)現(xiàn)部件與單片機接口常使用如下幾種：I2C、SPI、并口8(16)位、UART。
因此，對外圍設(shè)備或器件的仿真部件，在今后的各項目中被采用的可能性很大，制作仿真部件的功夫不會白費。如果將部件特有的接口與部件功能部分分開，兩部分再用通用的接口連接(例如將I2C接口單獨仿真，然后單獨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)過這樣的設(shè)計，由于I2C接口的通用性，I2C接口的仿真使用率會很高，同時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
建議單片機軟件調(diào)試器預留軟件接口。這樣其他程序就可以監(jiān)視單片機的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。由于各種單片機的調(diào)試器接口不大可能一樣，所以單獨封裝部件接口對應付不同的單片機調(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立，仿真部件甚至可與其接口和調(diào)試器不在同一個計算機內(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，所以不用擔心其中的復雜性。經(jīng)過這樣設(shè)計后，仿真部件間、仿真部件和調(diào)試器間存在復雜的Socket多點連接問題。為了減少復雜的連接須做些修改，可將仿真部件與調(diào)試器連接的Socket程序單獨制作程序模塊，各部件功能仿真部分制作成控件，在需要時放入仿真程序中。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仿真器件問相互動作必須有一個通信協(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Visual C++的點對點的聊天程序。
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。修改DefineAllWatclhes函數(shù)，將監(jiān)視的51芯片的引腳或存儲器的參數(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有動作時調(diào)用的函數(shù)。
將DefineAllWatches中不必要的代碼刪除。復制Socket例程，并設(shè)置好類及變量。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)存入相應的緩存，或?qū)2C器件的輸出引腳進行操作。SPeriiDLL修改后的對話框如圖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。選擇一個VB(Visual Basic)的點到點的Socket聊天程序進行修改。增加一個“Form”，并在上面添加ZLG7290要用到的8個數(shù)碼管控件(自制)、64個按鈕控件和1個定時器，如圖5所示。建立ZLG7290程序模塊，自定義一個ZLG7290的數(shù)據(jù)類型，并用此類型定義數(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。當接收的數(shù)據(jù)為ZLG7290的地址時，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)手冊和通信協(xié)議編寫，如果是向某地址寫數(shù)據(jù)，則寫到Reg7290的相應位置；如果寫到命令地址，則直即執(zhí)行相應動作程序。
對按鍵事件進行處理，根據(jù)接鍵保存相應值到Reg7290的按鍵寄存器，并通過Socket發(fā)出按鍵數(shù)據(jù)和按鍵中斷輸出引腳動作。
在定時器事件中調(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的說明文件apnt_154．pdf設(shè)置Keil C51調(diào)試器，調(diào)試器打開ZLG7290例程和I2C接口；運行VB下編制的仿真軟件；用Socket連接；全速運行ZLG7290例程。數(shù)碼管顯示如圖5所示。
運行時，ZLG7290的例程中不停地向I2C總線查詢按鍵和發(fā)送顯示數(shù)據(jù)。在這樣的情況下，仿真軟件各項仿真功能工作正常，表明這種仿真方法是可行的。
(6)說明
在實例中只有一種接口，如果接口種類增加，則只需在VB仿真軟件端增加Socket控件。如果不想用VB開發(fā)仿真軟件，那么也可以選擇其他語言。
5 結(jié)論
實踐證明，本文的仿真方法是可行的，但需要單片機調(diào)試器提供軟件接口。如果各種單片機調(diào)試器都有接口，那么仿真部件就可以得到充分利用。
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