基于Proteus VSM Studio的電子產品開發技術

摘 "要： 主要介紹應用Proteus VSM Studio進行電子產品快捷開發的技術。通過在該平臺上進行簡易電壓表開發，包括平臺詳細設置、硬件電路設計、軟件程序設計及系統協同仿真調試、PCB設計，最后成功制作出實物作品，實現了“從概念到產品”的現代高效電子產品EDA開發。實踐證明它是實現“由虛到實”電子產品開發理念的便捷高效工具。

關鍵詞： Proteus VSM Studio; 編譯器; EDA; 協同仿真

中圖分類號： TN710?34 " " " " " " " " " 文獻標識碼： A " " " " " " " " " " " " " "文章編號： 1004?373X（2015）06?0129?04

Technology of electronic product development Based on Proteus VSM Studio

ZHOU Ling?bin

（Shaoxing Vocationalamp; Technical College， Shaoxing 312000， China）

Abstract： The technology that the electronic products are rapidly developed with Proteus VSM （virtual system modeling） Studio is introduced. With the development of a simple voltmeter on this platform， including the detailed platform establishment， hardware circuit design， software programming， system co?simulation debugging and PCB design， the product will be fabricated successfully. This technology can realize “from emptiness to solid” modern high?effective EDA development of electronic products. The practice testifies it is a convenient high?effective tool to realize the electronic products development “from the concept to the product” .

Keywords： Proteus VSM Studio; compiler; electronic design automation; co?simulation

0 nbsp;引 "言

Proteus是英國Labcenter公司開發的電子設計自動化軟件（EDA），為單片機及嵌入式系統（以下統稱為微控制器）應用開發提供了集設計、協同仿真調試和PCB設計為一體的完整的集成開發環境[1]。其突出優勢是能對微控制器應用系統（包括微控制器、外圍電路及控制程序）進行動態、交互式的協同仿真，支持豐富的微控制器如51系列、ARM7、PIC、Basic Stamp、HC11、MSP430、AVR等，還有其眾多的外圍元件仿真模型遠遠超過了同類軟件[2]。實現協同仿真，需要滿足兩個條件：有仿真模型[3?4]，如上所述;有Proteus支持的程序調試代碼。而調試代碼必須由相應的匯編、編譯器生成。Proteus提供了幾種匯編器，有51系列的ASEM51，AVR系列的AVRASM、AVRASM32，PIC系列的MPASM、MPASM32和HC11系列的ASM11[5]。當有其他的微控制器如MSP430或用高級語言開發程序時，用戶首先必須解決的問題是安裝相應的匯編/編譯器或相關的集成開發環境，其次生成Proteus能執行的可調試代碼。Protues VSM Studio解決了這一問題。將眾多的匯編/編譯器與Proteus整合在一起，為用戶帶來極大的方便。

1 "VSM Studio對硬軟件的整合

VSM Studio是一個完全免費的通用IDE（集成開發環境），專為編譯器與Proteus VSM仿真軟件整合而設計。VSM Studio的界面。左上角的工程窗口不僅包括源程序文件還有ISIS原理電路文件，即將軟、硬件開發環境整合在同一工程下，可以實現同時進行軟件硬件的設計修改。對工程下的文件左雙擊，即可打開進行編輯，如雙擊電路文件*.DSN，將打開ISIS電路編輯軟件。主要程序如圖1左側所示。

2 "關鍵設置

2.1 "VSM Studio的編譯器配置

編譯源程序需要相應的編譯器的支持，VSM Studio自動檢測、配置大量的數量不斷增加的編譯器，點擊菜單Config→Compilers Configuration，彈出如圖2所示的編譯器配置框，框中第一列為VSM Studio支持的編譯器列表，此處已特別標明對所支持的編譯器要求的最低版本。第二列為編譯器是否安裝的信息，第三列為已安裝的編譯器路徑。

該框的底部各按鈕給出了配置編譯器的各種方法。系統啟動后會自動搜索本機已安裝的編譯器并自動配置。也可按底部第三個按鈕Manual進行手動設置。

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圖1 簡易電壓表系統設計、編譯、仿真、調試

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圖2 VSM Studio匯編/編譯器配置框

2.2 "編譯、啟動仿真調試

點擊工具按鈕lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image3.pnggt;就可以啟動VSM Studio內部編譯，可以輸出與Proteus VSM仿真格式兼容的代碼。若選擇了lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image4.pnggt;，編譯生成調試格式的代碼。若選擇了lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image5.pnggt;，編譯后生成燒寫格式代碼。調試菜單Debug下有兩個選項，當選擇lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image6.pnggt;時，將在ISIS中打開該電路文件。若選擇lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image7.pnggt;，則打開電路文件并啟動仿真。時鐘頻率和編譯器的輸出文件一起被裝載到ISIS的微控制器屬性中。

3 "用VSM Studio進行簡易電壓表開發[8]

3.1 "建立工程

工程的建立、打開、關閉、另存等操作都在File菜單下。點擊File→New Project，彈出如圖3所示的新建向導對話框，選擇框左上角的None，建立一個空的工程。若工程中的電路文件已存在，可選擇框中None下的Design Filelt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image9.pnggt;，打開已有的ISIS電路文件，與該文件同一路徑下的所有文件都會在圖2的框右側顯示出來，以方便進一步選取所需文件。

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圖3 新建工程向導首頁

點擊Next，彈出圖4所示的微控制器選擇框，選取類型，再選型號，設置振蕩頻率，最后設置匯編/編譯器。微控制器類型及其編譯器設定后不能更改。

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圖4 微控制器選擇

若微控制器相應的編譯器沒有安裝，系統會自動檢測并提示。點擊OK彈出保存工程框lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image11.pnggt;，為維持VSM Studio的文件保存結構，選中框左上角的lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image12.pnggt;選項，在文本框中輸入工程名，點擊Brows按鈕，選擇保存路徑，再點擊OK，工程保存為*.vsmp，同時新建的該工程出現在工程窗口，在工程窗口右擊，對工程添加電路、程序等文件。如圖1所示，創建名為AD的工程文件，并對其添加名為55.c的程序文件和名為55_AD0808.dsn的電路文件。若借助系統范例新建工程，選中圖4新建工程首頁的lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image13.pnggt;，后繼的步驟同上，然后在圖2左下角的工程窗口進行修改，對工程中的文件進行添加、刪除、更名等操作。

3.2 "設置工程

點擊lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image14.pnggt;，或操作菜單Project→lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image15.pnggt;，彈出如圖5所示的工程選項框。左上角可選擇工程編輯方式，它與編譯按鈕lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image4.pnggt;右側的選擇一致。若設為Debug，編譯后一般文件名為Debug，后綴為調試格式，如經Keil編譯后的調試文件為Debug.omf。若選擇Release時，則生成燒寫代碼文件Release.hex。該框右上角的編譯器不能更改。在該框的第一個選項Controller中呈現的是創建工程時設置的信息。

控制器類型不可更改，型號可改，但要與電路中的一致。在該框的第二個選項Compiler中，如圖6所示，可選擇編譯工具Tool為CC （編譯器）、LD（鏈接器）或ASM（匯編器）。進一步可從Option選項下選取更多的編譯選項，并通過最右側各按鈕添加、刪除、移動各選項。或點擊Defaults恢復到系統默認設置。各選項的詳情請參考各編譯器用戶手冊。

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圖5 工程選項-控制器

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圖6 工程選項-匯編/編譯器

3.3 "簡易電壓表的設計

設計要求：將電位器的電壓量（0～5 V）經系統處理后實時顯示在兩位數碼管上。原理電路見圖7，主要程序如圖1左側所示。

3.4 "簡易電壓表的仿真調試[9]

點擊工具按鈕lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image3.pnggt;進行編譯，結果顯示在窗口左下角，如圖1所示。編譯正確后點擊lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image20.pnggt;之一，啟動Proteus的ISIS并打開電路文件，進行仿真調試。在ISIS中可單步、斷點、全速運行，也可觀察變量、各存儲器的內容等。

3.5 "PCB 設計及產品裝配、調試

仿真調試正確后可直接點擊ISIS工具欄中按鈕lt;c：＼program files＼founder＼founderfx2011＼plugins＼v12pluginwordtranslator＼wordimage＼cf18-222＼image22.pnggt;進入Proteus ARES，進行電路板PCB設計。它還提供PCB設計板的3D仿真視圖，可縮放、正、反全方位轉動觀察。使得在未制板前便可預覽產品的布局情況，及時修改不理想之處，節省時間、人力、資金。圖8左側是用Proteus設計的電壓表的PCB圖及其3D視圖，右側為在左邊的PCB圖手工制作出的PCB板子上安裝調試成功的作品。

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圖8 簡易電壓表PCB圖及其3D預覽、實物作品

3.6 "仿真與實測比較

按照圖1對0通道輸入的模擬量及其對應的數字量進行測量，并記錄三個關鍵量及其附近量，如表1所示。根據轉換計算公式[VINVts-Vz=DxDMAX-DMIN]，計算出ADC后的理論數字值[Dx]。仿真、實際、理論三者極為接近，仿真的誤差最大約0.4%，實際最大誤差約0.8%。說明仿真設計是正確可靠的。

表1 A/D轉換仿真與實物測試數據（Vcc=Vref+=4.96 V，Vref-=0）

4 "應用限制與注意

（1） 由于測試和配置要求，目前只支持編譯程序;

（2） 只支持單目標，不支持多核;

（3） 全局編譯，不能編譯單個源文件;

（4） 不能直接建庫;

（5） 編譯器選定后不能再更改;

（6） 不支持硬件編程接口。

5 "結 "語

Labcenter公司將多種編譯器與Proteus整合為一體成為VSM Studio，是一個高集成度的EDA系統。在這一個軟件平臺上就可以完成多種硬、軟件設計及仿真調試，避免了在開發不同類型的單片機amp;嵌入式應用系統時使用不必用的軟件集成開發環境的麻煩。通過電壓表的設計案例說明在Studio中完成電子產品的整個EDA開發過程及關鍵技術，從而實現電子產品的高效開發。

參考文獻

[1] 周靈彬，任開杰.基于Proteus的電路與PCB設計[M].北京：電子工業出版社，2010.

[2] 張靖武，周靈彬.單片機系統的Proteus設計與仿真[M].北京：電子工業出版社，2007.

[3] 周靈彬，張靖武.創建Proteus原理圖仿真模型的制作技術[J].現代電子技術，2008，31（4）：9?11.

[4] 周靈彬，張靖武.創建Proteus動態器件仿真模型的技術[J].現代電子技術，2009，32（14）：152?154.

[5] 張靖武，周靈彬.單片機原理、應用與Proteus仿真[M].北京：電子工業出版社，2008.

[6] 周靈彬，方曙光.基于Proteus 的嵌入式系統仿真中的源碼調試[J].現代電子技術，2009，32（22）：13?15.

[7] Anon. Proteus VSM studio [EB/OL]. [2011?06?11]. http：// www.wenku.baidu.com/link？u.

[8] 周靈彬，匡載華，張靖武.基于Proteus的電子產品的仿真設計[J].電子技術應用，2010（9）：75?76.