กระบวนการออกแบบระบบฝังตัว

ซอฟต์แวร์จำลอง

การจำลองเป็นกระบวนการออกแบบแบบจำลองของระบบจริงและดำเนินการทดลองกับแบบจำลองเพื่อวัตถุประสงค์ในการทำความเข้าใจพฤติกรรมของระบบหรือประเมินขั้นตอนต่างๆเพื่อให้การทำงานของระบบบรรลุผล

การจำลองสิ่งแรกต้องมีการพัฒนาแบบจำลองโมเดลนี้แสดงถึงพฤติกรรม / หน้าที่ของระบบทางกายภาพที่เลือก

การจำลองถูกนำมาใช้ในหลายบริบทเช่นการจำลองเทคโนโลยีเพื่อการเพิ่มประสิทธิภาพการทดสอบการฝึกอบรมและการศึกษา และบ่อยครั้งที่มีการใช้การทดลองคอมพิวเตอร์เพื่อศึกษาแบบจำลอง กระบวนการจำลองใช้สำหรับทดสอบวงจรที่ออกแบบอย่างถาวรเนื่องจากการเปลี่ยนฮาร์ดแวร์ทำได้ยากมากเมื่อวงจรทำงานไม่ถูกต้อง

การจำลองเป็นกระบวนการทดสอบการออกแบบโดยใช้อินพุตกับวงจรและดูหรือสังเกตพฤติกรรมของมัน เอาต์พุตของการจำลองคือชุดของรูปคลื่นที่แสดงว่าวงจรทำงานอย่างไรตามลำดับอินพุตที่กำหนด

โดยทั่วไปการจำลองเป็นสองประเภท: การจำลองการทำงานและการจำลองเวลา การจำลองการทำงานจะทดสอบการทำงานเชิงตรรกะของวงจรโดยไม่อธิบายถึงการเบี่ยงเบนในวงจร การจำลองการทำงานนั้นรวดเร็วและเป็นประโยชน์สำหรับการตรวจสอบเอฟเฟกต์หลักของวงจรที่ออกแบบ

การจำลองเวลามีความสมเหตุสมผลมากกว่าการจำลองการทำงาน ในกระบวนการจำลองนี้ส่วนประกอบลอจิกและสายไฟจะย้อนกลับไปเพื่อตอบสนองต่ออินพุต และเพื่อทดสอบการทำงานเชิงตรรกะของวงจรจะระบุเวลาของสัญญาณในวงจรและต้องใช้เวลามากขึ้นในการดำเนินการ

มีเทคนิคการจำลองมากมายในการทดสอบวงจรในบทความนี้เราจะมาดูเกี่ยวกับการจำลองโดยใช้ PROTEUS

PROTEUS เป็นหนึ่งในซอฟต์แวร์ออกแบบ PCB ที่มีชื่อเสียงที่สุด มันรวมเข้ากับการจำลองและความสามารถในการจำลอง SPICE ขั้นพื้นฐานเพื่อสร้างระบบการออกแบบอิเล็กทรอนิกส์ที่สมบูรณ์ ช่วยลดเวลาในการพัฒนาเมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการออกแบบแบบฝังอื่น ๆ ลองดูตัวอย่างการใช้ซอฟต์แวร์ PROTEUS สำหรับการจำลอง

ขั้นตอนต่อไปนี้เกี่ยวข้องกับกระบวนการจำลองโดยใช้ PROTEUS:

ขั้นตอนที่ 1: ในขั้นตอนที่ 1 เลือกอุปกรณ์จากแถบแสดงผลโดยพิมพ์ชื่ออุปกรณ์ (เช่นประตูลอจิกสวิตช์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พื้นฐาน)

ขั้นตอนที่ 2: การวางส่วนประกอบ

ขั้นตอนที่ 3: สถานที่<>บนพื้นที่วาดภาพและคลิกขวาที่ตัวต้านทานและเลือก<>

ขั้นตอนที่ 4: การอ้างอิงส่วนประกอบ: สิ่งนี้ถูกกำหนดโดยอัตโนมัติ

ค่าส่วนประกอบ: แก้ไขได้

ขั้นตอนที่ 5: การเลือกแหล่งที่มา

ขั้นตอนที่ 6: วางแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า (VSOURCE) ในพื้นที่วาดภาพ จากนั้นคลิกขวาที่ VSOURCE เลือก<>แล้ว<>

ขั้นตอนที่ 7: การเชื่อมต่อสายคลิกที่เราเตอร์อัตโนมัติแบบต่อสายและเชื่อมต่อเทอร์มินัลส่วนประกอบตามที่โทโพโลยีกำหนด

ขั้นตอนที่ 8: การเพิ่มเทอร์มินัล / กราวด์: คลิกที่<>, เลือก<>และสถานที่<>ในพื้นที่วาดภาพ

ขั้นตอนที่ 9: เอาต์พุตอาจเป็นแรงดัน / กระแสขององค์ประกอบใด ๆ ในวงจร การวัดใน PROTEUS ส่วนใหญ่เป็นหัววัดแรงดัน / กระแส หัววัดปัจจุบันควรอยู่บนสายแนวนอน

การจำลองมีสองประเภท: การจำลองแบบโต้ตอบ - ส่วนใหญ่ใช้สำหรับสัญญาณดิจิทัล การจำลองตามกราฟ - ส่วนใหญ่ใช้สำหรับสัญญาณแอนะล็อก

ขั้นตอนที่ 10: คลิกที่<>เลือก<>จากนั้นวางหน้าต่างกราฟบนพื้นที่วาด<>.

ขั้นตอนที่ 11 :

<>เวลาเริ่ม / หยุด

<>

• เลือกรูปคลื่นโพรบที่วางไว้แล้ว
• แตกต่างกัน<>สามารถเลือกมาตราส่วนแกน y ได้

จากนั้นเริ่ม<>

หัววัดแรงดันไฟฟ้าจะวัดแรงดันไฟฟ้าของโหนดที่วางไว้ ในการค้นหาแรงดันไฟฟ้าขององค์ประกอบควรสร้างแรงดันไฟฟ้าโหนดเทอร์มินัลขององค์ประกอบ การดำเนินการนี้สามารถทำได้

แผนผังแสดงการจำลอง:

แผนผังข้างต้นแบ่งออกเป็นสองส่วนชื่อโลกแห่งความจริงและการศึกษาแบบจำลอง ระบบที่อยู่ระหว่างการศึกษาและการปรับเปลี่ยนระบบอยู่ภายใต้โลกแห่งความเป็นจริงและการศึกษาระบบหมายความว่าระบบกำลังทดสอบการออกแบบฮาร์ดแวร์จำลองโดยใช้อินพุตกับวงจรและสังเกตประสิทธิภาพของมัน อีกด้านหนึ่งจะวางแบบจำลองสำหรับสร้างแบบจำลองการทดลองจำลองและหลังจากการทดลองของโมเดลจำลองจะวิเคราะห์การดำเนินการที่สมบูรณ์

ข้อดีของการจำลอง:

1. ให้แนวคิดที่เหมาะสมและการใช้งานโค้ดและวงจรของเราก่อนที่จะติดตั้งฮาร์ดแวร์
2. การกำหนดค่าโมเดลระบบนั้นง่ายมาก
3. กระบวนการจำลองมีความปลอดภัยในการจัดการ
4. กระบวนการจำลองส่วนใหญ่จะใช้เพื่อการทราบเกี่ยวกับประสิทธิภาพของระบบ
5. เราสามารถศึกษาพฤติกรรมของระบบได้โดยไม่ต้องเข้าไปสร้างระบบ
6. การสร้างแบบจำลองอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ใหม่เลย์เอาต์และพื้นที่อื่น ๆ ของระบบสามารถดำเนินการทดสอบได้โดยไม่ต้องใช้ทรัพยากรเพื่อให้บรรลุ
7. ช่วยลดเวลาในการสร้างฮาร์ดแวร์และทดสอบข้อผิดพลาดของคุณโดยตรงบนฮาร์ดแวร์ คุณสามารถวิเคราะห์วงจรและโค้ดของคุณได้ทั้งบน Proteus และค้นหาข้อผิดพลาดที่พบก่อนที่จะนำไปใช้กับฮาร์ดแวร์

ข้อเสียของการจำลอง:

1. กระบวนการนี้ยากที่จะแก้ไขข้อบกพร่อง
2. กระบวนการนี้ค่อนข้างคุ้มทุน
3. เราไม่สามารถแนะนำตัวเลขที่แน่นอนได้

ซอฟต์แวร์เข้ารหัสในตัว

ซอฟต์แวร์ KEIL:

นี้ ซอฟต์แวร์คือสภาพแวดล้อมการพัฒนาแบบบูรณาการที่ช่วยให้คุณเขียนรวบรวมและดีบักโปรแกรมฝังตัว ซอฟต์แวร์ Keil ใช้สำหรับเขียนภาษาระดับแอสเซมบลี เราสามารถดาวน์โหลดได้จากเว็บไซต์ของพวกเขา อย่างไรก็ตามขนาดของโค้ดสำหรับเวอร์ชันแชร์แวร์เหล่านี้มี จำกัด และเราต้องพิจารณาว่าแอสเซมเบลอร์ใดที่เหมาะกับแอปพลิเคชันของเรา

มันห่อหุ้มส่วนประกอบต่อไปนี้:

• ผู้จัดการโครงการ
• สร้างสิ่งอำนวยความสะดวก
• การกำหนดค่าเครื่องมือ
• บรรณาธิการ
• ดีบักเกอร์ที่ทรงพลัง
• ในการสร้าง (คอมไพล์ประกอบและเชื่อมโยง) แอปพลิเคชันใน uVision2 คุณต้อง:
• เลือกโครงการ - เปิดโครงการ (ตัวอย่างเช่น C166 ตัวอย่าง HELLO HELLO.UV2 )
• เลือกโครงการ - สร้างไฟล์เป้าหมายทั้งหมดหรือสร้างเป้าหมาย UVision2 รวบรวมประกอบและเชื่อมโยงไฟล์ในโครงการของคุณ
• การสร้างแอปพลิเคชันของตัวเอง:
• ในการสร้างโครงการใหม่คุณต้อง:
• เลือกโครงการ - โครงการใหม่
• เลือกไดเร็กทอรีและป้อนชื่อของไฟล์โครงการ
• เลือกโครงการ - เลือกอุปกรณ์และเลือกอุปกรณ์ 8051, 251 หรือ C16x / ST10 จากอุปกรณ์
• ฐานข้อมูล
• สร้างไฟล์ต้นฉบับเพื่อเพิ่มในโปรเจ็กต์
• เลือกโครงการ - เป้าหมายกลุ่มและไฟล์ เพิ่ม / ไฟล์เลือก Source Group1 และเพิ่มไฟล์ต้นฉบับลงในโปรเจ็กต์
• เลือกโครงการ - ตัวเลือกและตั้งค่าตัวเลือกเครื่องมือ หมายเหตุเมื่อคุณเลือกอุปกรณ์เป้าหมายจากฐานข้อมูลอุปกรณ์ตัวเลือกพิเศษทั้งหมดจะถูกตั้งค่าโดยอัตโนมัติ คุณต้องกำหนดค่าแผนที่หน่วยความจำของฮาร์ดแวร์เป้าหมายของคุณเท่านั้น การตั้งค่ารูปแบบหน่วยความจำเริ่มต้นนั้นเหมาะสมที่สุดสำหรับส่วนใหญ่

การใช้งาน:

• เลือกโครงการ - สร้างไฟล์เป้าหมายทั้งหมดหรือสร้างเป้าหมาย

การดีบักแอปพลิเคชัน:

ในการดีบักแอปพลิเคชันที่สร้างขึ้นคุณต้อง:

• เลือก Debug - Start / Stop Debug Session
• ใช้ปุ่มแถบเครื่องมือ Step เพื่อทำทีละขั้นตอนผ่านโปรแกรมของคุณ คุณสามารถป้อน G หลักในหน้าต่างเอาต์พุตเพื่อดำเนินการกับฟังก์ชัน C หลัก
• เปิดหน้าต่าง Serial โดยใช้ปุ่ม Serial # 1 บนแถบเครื่องมือ
• ดีบักโปรแกรมของคุณโดยใช้ตัวเลือกมาตรฐานเช่น Step, Go และ Break และอื่น ๆ

ข้อ จำกัด ของซอฟต์แวร์ยกระดับ:

ข้อ จำกัด ต่อไปนี้ใช้กับรุ่นการประเมินของห่วงโซ่เครื่องมือ C51, C251 หรือ C166 ข้อ จำกัด ของซอฟต์แวร์การประเมิน C51:

• คอมไพลเลอร์แอสเซมเบลอร์ตัวเชื่อมโยงและดีบักเกอร์ถูก จำกัด ไว้ที่ 2 Kbytes ของอ็อบเจ็กต์โค้ด แต่ซอร์สโค้ดอาจมีขนาดใดก็ได้ โปรแกรมที่สร้างรหัสออบเจ็กต์มากกว่า 2 Kbytes จะไม่คอมไพล์ประกอบหรือเชื่อมโยงโค้ดเริ่มต้นที่สร้างขึ้นรวมถึง LJMP และไม่สามารถใช้ในอุปกรณ์ชิปเดี่ยวที่รองรับพื้นที่โปรแกรมน้อยกว่า 2 Kbytes เช่น Philips 750/751/752
• ดีบักเกอร์รองรับไฟล์ที่มีขนาด 2 Kbytes และเล็กกว่า
• โปรแกรมเริ่มต้นที่ offset 0x0800 และไม่สามารถตั้งโปรแกรมลงในไฟล์ อุปกรณ์ชิปเดียว .
• ไม่มีการสนับสนุนฮาร์ดแวร์สำหรับการลงทะเบียน DPTR หลายรายการ
• ไม่มีการสนับสนุนสำหรับไลบรารีผู้ใช้หรือเลขคณิตทศนิยม

ซอฟต์แวร์ยกระดับ:

• Code-Banking Linker / Locator
• ผู้จัดการห้องสมุด
• RTX-51 Tiny Real-Time ระบบปฏิบัติการ

การจำลองอุปกรณ์ต่อพ่วง:

Keil debugger ให้การจำลองที่สมบูรณ์สำหรับ CPU และอุปกรณ์ต่อพ่วงบนชิปของอุปกรณ์ฝังตัวส่วนใหญ่ หากต้องการค้นหาว่าอุปกรณ์ต่อพ่วงใดบ้างที่รองรับใน u vision2 เลือกรายการอุปกรณ์ต่อพ่วงจำลองจากเมนูวิธีใช้ คุณยังสามารถใช้ฐานข้อมูลอุปกรณ์บนเว็บ เรากำลังเพิ่มอุปกรณ์ใหม่ ๆ และการสนับสนุนการจำลองสำหรับอุปกรณ์ต่อพ่วงบนชิปอย่างต่อเนื่องดังนั้นอย่าลืมตรวจสอบฐานข้อมูลอุปกรณ์บ่อยๆ