Διαδικασία σχεδιασμού ενσωματωμένου συστήματος

Λογισμικό προσομοίωσης

Η προσομοίωση είναι η διαδικασία σχεδιασμού ενός μοντέλου ενός πραγματικού συστήματος και διεξαγωγής πειραμάτων με ένα μοντέλο με σκοπό είτε την κατανόηση της συμπεριφοράς του συστήματος είτε την αξιολόγηση διαφόρων βημάτων για την επίτευξη της λειτουργίας του συστήματος.

Η πράξη προσομοίωσης κάτι απαιτεί πρώτα να αναπτυχθεί ένα μοντέλο. Αυτό το μοντέλο αντιπροσωπεύει τις συμπεριφορές / λειτουργίες του επιλεγμένου φυσικού συστήματος.

Η προσομοίωση χρησιμοποιείται σε πολλά πλαίσια, για παράδειγμα, προσομοίωση τεχνολογίας για βελτιστοποίηση απόδοσης, δοκιμές, κατάρτιση και εκπαίδευση. Και συχνά, πειράματα υπολογιστών χρησιμοποιούνται για τη μελέτη μοντέλων προσομοίωσης. Η διαδικασία προσομοίωσης χρησιμοποιείται για τον έλεγχο του κυκλώματος που έχει σχεδιαστεί μόνιμα επειδή η αλλαγή υλικού είναι πολύ δύσκολη όταν το κύκλωμα δεν λειτουργεί σωστά.

Η προσομοίωση είναι μια διαδικασία δοκιμής του σχεδιασμού εφαρμόζοντας εισόδους σε ένα κύκλωμα και παρακολουθώντας ή παρατηρώντας τη συμπεριφορά του. Η έξοδος μιας προσομοίωσης είναι ένα σύνολο κυματομορφών που δείχνουν πώς ένα κύκλωμα συμπεριφέρεται σε μια δεδομένη ακολουθία εισόδων.

Γενικά, η προσομοίωση είναι δύο τύποι: λειτουργική προσομοίωση και χρονική προσομοίωση. Η λειτουργική προσομοίωση δοκιμάζει τη λογική λειτουργία ενός κυκλώματος χωρίς να εξηγεί τους defers στο κύκλωμα. Η λειτουργική προσομοίωση είναι γρήγορη και χρήσιμη για τον έλεγχο του κύριου αποτελέσματος του σχεδιασμένου κυκλώματος.

Η προσομοίωση χρονισμού είναι πιο λογική από τη λειτουργική προσομοίωση. Σε αυτήν τη διαδικασία προσομοίωσης, τα λογικά στοιχεία και τα καλώδια κάνουν ένα βήμα πίσω για να αντιδράσουν στην είσοδο. Και για να ελέγξετε τη λογική λειτουργία του κυκλώματος, υποδεικνύει το χρονισμό των σημάτων στο κύκλωμα και χρειάζεται περισσότερος χρόνος για να εκτελεστεί.

Υπάρχουν πολλές τεχνικές προσομοίωσης για δοκιμή κυκλώματος, σε αυτό το άρθρο θα δούμε για μια προσομοίωση χρησιμοποιώντας το PROTEUS.

Το PROTEUS είναι ένα από τα πιο διάσημα προγράμματα σχεδιασμού PCB. Είναι ενσωματωμένο με την προσομοίωση και τη βασική ικανότητα προσομοίωσης SPICE για να δημιουργήσει ένα πλήρες ηλεκτρονικό σύστημα σχεδίασης. Μειώνει το χρόνο ανάπτυξης σε σύγκριση με άλλες ενσωματωμένες διαδικασίες σχεδιασμού. Ας δούμε ένα παράδειγμα χρησιμοποιώντας το λογισμικό PROTEUS για προσομοίωση.

Τα ακόλουθα βήματα εμπλέκονται στη διαδικασία προσομοίωσης χρησιμοποιώντας το PROTEUS:

ΒΗΜΑ 1: Στο βήμα 1, επιλέξτε τη συσκευή από τη γραμμή εμφάνισης πληκτρολογώντας το όνομα της συσκευής (Π.χ .: Λογικές πύλες, διακόπτες και βασικές ηλεκτρονικές συσκευές).

ΒΗΜΑ 2: Τοποθέτηση των εξαρτημάτων.

ΒΗΜΑ 3: Θέση<>στην περιοχή σχεδίασης και κάντε δεξί κλικ στην αντίσταση και επιλέξτε<>

ΒΗΜΑ 4: Αναφορά στοιχείου: Αυτό εκχωρείται αυτόματα

Τιμή στοιχείου: Επεξεργάσιμο

ΒΗΜΑ 5: Επιλογή πηγής

ΒΗΜΑ 6: Τοποθετήστε την πηγή τάσης (VSOURCE) στην περιοχή σχεδίασης. Στη συνέχεια, κάντε δεξί κλικ στο VSOURCE, επιλέξτε<>έπειτα<>

ΒΗΜΑ 7: Ενσύρματη σύνδεση, κάντε κλικ στον αυτόματο δρομολογητή καλωδίων και συνδέστε τον ακροδέκτη του εξαρτήματος όπως απαιτείται από την τοπολογία.

ΒΗΜΑ 8: Προσθήκη τερματικού / Γείωσης: Κάντε κλικ στο<>, Επιλέξτε<>και μέρος<>στην περιοχή σχεδίασης.

ΒΗΜΑ 9: Η έξοδος θα μπορούσε να είναι τάση / ρεύμα οποιουδήποτε στοιχείου στο κύκλωμα. Οι μετρήσεις στο PROTEUS είναι κυρίως οι αισθητήρες τάσης / ρεύματος. Ο τρέχων καθετήρας πρέπει να βρίσκεται στο οριζόντιο καλώδιο.

Υπάρχουν δύο τύποι προσομοιώσεων: Διαδραστική προσομοίωση - Χρησιμοποιείται κυρίως για ψηφιακά σήματα. Προσομοίωση βάσει γραφημάτων - Χρησιμοποιείται κυρίως για αναλογικά σήματα.

ΒΗΜΑ 10: Κάντε κλικ στο<>, επιλέξτε<>στη συνέχεια τοποθετήστε το παράθυρο γραφήματος στην περιοχή σχεδίασης<>.

ΒΗΜΑ 11 :

<>ώρα έναρξης / διακοπής

<>

• Επιλέγονται ήδη κυματομορφές ανιχνευτών
• Διαφορετικός<>Θα μπορούσε να επιλεγεί κλίμακα άξονα y

Τότε ξεκινήστε<>

Ο ανιχνευτής τάσης μετρά την τάση κόμβου όπου τοποθετείται. Για να βρείτε μια τάση στοιχείου, θα πρέπει να αφαιρεθούν οι τερματικοί κόμβοι του στοιχείου. Αυτή η λειτουργία θα μπορούσε να γίνει.

Σχηματική αναπαράσταση της προσομοίωσης:

Το παραπάνω σχηματικό διάγραμμα κατηγοριοποιείται σε δύο μέρη που ονομάζονται πραγματικός κόσμος και μελέτη προσομοίωσης. Το σύστημα υπό μελέτη και η αλλαγή συστήματος εμπίπτουν στον πραγματικό κόσμο και η μελέτη συστήματος σημαίνει ότι το σύστημα δοκιμάζει το σχεδιασμό του προσομοιωμένου υλικού εφαρμόζοντας εισόδους σε ένα κύκλωμα και παρατηρώντας την απόδοσή του. Από την άλλη πλευρά, το μοντέλο προσομοίωσης τοποθετείται για μοντελοποίηση του προσομοιωμένου πειράματος και μετά το πείραμα του μοντέλου προσομοίωσης, αναλύει την πλήρη λειτουργία.

Πλεονεκτήματα της προσομοίωσης:

1. Δίνει την κατάλληλη ιδέα και εφαρμογή του κώδικα και του κυκλώματός μας πριν από την εφαρμογή υλικού.
2. Η διαμόρφωση του μοντέλου συστήματος είναι τόσο απλή.
3. Η διαδικασία προσομοίωσης είναι ασφαλής για χειρισμό.
4. Η διαδικασία προσομοίωσης χρησιμοποιείται ως επί το πλείστον για τη γνώση της απόδοσης του συστήματος
5. Χωρίς να πάμε στην κατασκευή του συστήματος μπορούμε να μελετήσουμε τη συμπεριφορά του συστήματος.
6. Νέα μοντέλα συσκευών υλικού, διάταξη και άλλοι τομείς του συστήματος μπορούν να εκτελέσουν τη δοκιμαστική λειτουργία χωρίς να δεσμεύσουν τον πόρο για την επίτευξή τους.
7. Μειώνει το χρόνο δημιουργίας υλικού και ελέγχει τα λάθη σας απευθείας σε υλικό. Μπορείτε να αναλύσετε το κύκλωμα και τον κωδικό σας στο Proteus και να βρείτε τα σφάλματα που συναντώνται πριν το εφαρμόσετε σε υλικό.

Μειονεκτήματα της προσομοίωσης:

1. Αυτή η διαδικασία είναι δύσκολο να εντοπιστεί.
2. Αυτή η διαδικασία είναι αρκετά οικονομική.
3. Δεν μπορούμε να παρουσιάσουμε έναν ακριβή αριθμό.

Ενσωματωμένο λογισμικό κωδικοποίησης

Λογισμικό KEIL:

Αυτό Το λογισμικό είναι ένα Ολοκληρωμένο Περιβάλλον Ανάπτυξης που σας βοηθά να γράψετε, να μεταγλωττίσετε και να εντοπίσετε σφάλματα ενσωματωμένων προγραμμάτων. Το λογισμικό Keil χρησιμοποιείται για τη σύνταξη μιας γλώσσας σε επίπεδο συναρμολόγησης. Μπορούμε να τα κατεβάσουμε από τους ιστότοπους τους. Ωστόσο, το μέγεθος του κώδικα για αυτές τις εκδόσεις shareware είναι περιορισμένο και πρέπει να εξετάσουμε ποιος συναρμολογητής είναι κατάλληλος για την εφαρμογή μας.

Περιλαμβάνει τα ακόλουθα στοιχεία:

• Ένας διαχειριστής έργου
• Μια εγκατάσταση μάρκας
• Διαμόρφωση εργαλείου
• Συντάκτης
• Ένα ισχυρό πρόγραμμα εντοπισμού σφαλμάτων
• Για να δημιουργήσετε (μεταγλώττιση, συναρμολόγηση και σύνδεση) μιας εφαρμογής στο uVision2, πρέπει:
• Επιλέξτε Project – Open Project (Για παράδειγμα, C166 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ HELLO HELLO.UV2 )
• Επιλέξτε Project - Ανακατασκευή όλων των αρχείων προορισμού ή Build target. Το UVision2 συγκεντρώνει, συγκεντρώνει και συνδέει τα αρχεία στο έργο σας.
• Δημιουργία δικής σας εφαρμογής:
• Για να δημιουργήσετε ένα νέο έργο, πρέπει:
• Επιλέξτε Έργο - Νέο Έργο.
• Επιλέξτε έναν κατάλογο και εισαγάγετε το όνομα του αρχείου έργου.
• Επιλέξτε Project - Select Device και επιλέξτε μια συσκευή 8051, 251 ή C16x / ST10 από τη συσκευή
• Βάση δεδομένων
• Δημιουργήστε αρχεία προέλευσης για προσθήκη στο έργο.
• Επιλέξτε Έργο - Στόχοι, Ομάδες και Αρχεία. Προσθήκη / Αρχεία, επιλέξτε Ομάδα προέλευσης1 και προσθέστε τα αρχεία προέλευσης στο έργο.
• Επιλέξτε Project - Options και ορίστε τις επιλογές του εργαλείου. Σημειώστε ότι όταν επιλέγετε τη συσκευή προορισμού από τη βάση δεδομένων συσκευών, όλες οι ειδικές επιλογές ορίζονται αυτόματα. Το μόνο που χρειάζεται είναι να διαμορφώσετε το χάρτη μνήμης του υλικού προορισμού σας. Οι προεπιλεγμένες ρυθμίσεις μοντέλου μνήμης είναι οι βέλτιστες για τους περισσότερους.

Εφαρμογές:

• Επιλέξτε Project - Ανακατασκευή όλων των αρχείων προορισμού ή Build target.

Εντοπισμός σφαλμάτων μιας εφαρμογής:

Για τον εντοπισμό σφαλμάτων μιας εφαρμογής που δημιουργήθηκε, πρέπει:

• Επιλέξτε Debug - Έναρξη / Διακοπή περιόδου σύνδεσης εντοπισμού σφαλμάτων.
• Χρησιμοποιήστε τα κουμπιά της γραμμής εργαλείων Βήμα για ένα βήμα στο πρόγραμμά σας. Μπορείτε να εισαγάγετε το G, main στο παράθυρο εξόδου για να εκτελέσετε την κύρια λειτουργία C.
• Ανοίξτε το σειριακό παράθυρο χρησιμοποιώντας το κουμπί Serial # 1 στη γραμμή εργαλείων.
• Πραγματοποιήστε εντοπισμό σφαλμάτων στο πρόγραμμά σας χρησιμοποιώντας τυπικές επιλογές όπως Step, Go και Break και ούτω καθεξής

Περιορισμοί του λογισμικού ανύψωσης:

Οι ακόλουθοι περιορισμοί ισχύουν για τις εκδόσεις αξιολόγησης των εργαλείων εργαλείων C51, C251 ή C166. Περιορισμοί λογισμικού αξιολόγησης C51:

• Ο μεταγλωττιστής, ο συναρμολογητής, ο σύνδεσμος και ο εντοπιστής σφαλμάτων περιορίζονται σε 2 Kbytes κώδικα αντικειμένου, αλλά ο πηγαίος κώδικας μπορεί να έχει οποιοδήποτε μέγεθος. Προγράμματα που παράγουν περισσότερα από 2 Kbytes κώδικα αντικειμένου δεν θα μεταγλωττίσουν, να συγκεντρώσουν ή να συνδέσουν τον κώδικα εκκίνησης που δημιουργείται περιλαμβάνει LJMP και δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συσκευές ενός τσιπ που υποστηρίζουν λιγότερο από 2 Kbytes χώρου προγράμματος όπως το Philips 750/751/752.
• Το πρόγραμμα εντοπισμού σφαλμάτων υποστηρίζει αρχεία που είναι 2 Kbytes και μικρότερα.
• Τα προγράμματα ξεκινούν από το όφσετ 0x0800 και δεν μπορούν να προγραμματιστούν συσκευές με ένα τσιπ .
• Δεν υπάρχει υποστήριξη υλικού για πολλαπλούς καταχωρητές DPTR.
• Δεν υπάρχει διαθέσιμη υποστήριξη για βιβλιοθήκες χρηστών ή αριθμητική κινητής υποδιαστολής.

Λογισμικό ανύψωσης:

• Code-Banking Linker / Locator
• Διευθυντής βιβλιοθήκης.
• Λειτουργικό σύστημα RTX-51 Tiny σε πραγματικό χρόνο

Περιφερειακή προσομοίωση:

Ο προγραμματιστής εντοπισμού σφαλμάτων Keil παρέχει πλήρη προσομοίωση για τα περιφερειακά CPU και on-chip των περισσότερων ενσωματωμένων συσκευών. Για να ανακαλύψετε ποια περιφερειακά μιας συσκευής υποστηρίζονται, στην εικόνα 2. Επιλέξτε το στοιχείο Simulated Peripherals από το μενού Βοήθεια. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε τη βάση δεδομένων συσκευών που βασίζονται στον Ιστό. Προσθέτουμε συνεχώς νέες συσκευές και υποστήριξη προσομοίωσης για περιφερειακά on-chip, οπότε φροντίστε να ελέγχετε συχνά τη βάση δεδομένων συσκευών.