1、第1章 交互式仿真指南 21.1 介紹 21.2 繪制一個電路圖 21.2.1 放置元件 21.2.2 移動和旋轉 31.2.3 縮放和捕捉 31.2.4 連線 31.3 編寫程序（匯編） 31.3.1 編寫源程序 31.3.2 鏈接編譯源程序 51.3.3 調試程序 51.3.4 測量 61.4 編寫程序（C/C+） 81.4.1 在PROTEUS VSM 中調試C程序 81.4.2 支持的目標文件格式 8第2章 高級調試指南 92.1 調試窗口 92.2 診斷配置 92.3 仿真顧問 112.3.1 使用仿真顧問導航至器件 112.3.2 使用仿真顧問導航至網絡 122.4 硬件斷點 13

2、2.4.1 建立硬件斷點 13第3章 MPLAB IDE使用相關配置 14第4章 高級圖形仿真 154.1 開始 154.2 激勵源 164.3 探針 174.4 圖表 174.5 仿真 174.6 測量 184.7 使用電流探針 184.8 頻率分析 184.9 掃描變量分析 194.10 噪聲分析 19 VSM部分第1章 交互式仿真指南1.1 介紹指南通過制作一個例子，展示怎樣使用PROTEUS VSM進行交互式仿真。其中的重點是動態器件的使用及ISIS編輯器源碼調試，ISIS的一些基本操作在ISIS幫助手冊中有詳細的說明。例子是一個交通燈控制系統，使用的芯片是PIC16F84。原理圖如下

3、：這個原理圖可以在PROTEUS安裝文件夾下的SamplesTutorials下找到，也可以直接手工繪制。1.2 繪制一個電路圖1.2.1 放置元件l 新建一個原理圖設計，選擇component 模式按鈕，再點擊對象選擇窗口上的P鈕進入元件庫中。l 在KEYWORD對話框中輸入關鍵詞，比如說輸入TRAFFIC，在結果窗口就會顯示查找的結果，雙擊查詢結果，對應元件就會添加到對象選擇列表當中。用同樣的方法添加PIC16F84。l 當把原理圖所有的元件的都選擇添加好以后，將元件擺放到原理圖編輯窗口當中，其中TRAFFIC LIGHTS放置兩次，PIC放置一次。（選中元件，其呈高亮狀態，在預覽窗口將出

4、現元件預覽。）1.2.2 移動和旋轉l 移動：將鼠標移到元件上，右鍵單擊（元件呈高亮狀態），按住鼠標左鍵并移動元件，松開左鍵，元件位置就確定下來。注意一點，這時元件還處于選取狀態，再點擊左鍵，元件再次放置。l 旋轉：右鍵選中元件，元件呈高亮狀態，再在旋轉按鈕框中點擊一種旋轉方式，元件就會以90度進行旋轉。1.2.3 縮放和捕捉縮放：在VIEW菜單下含有四種縮放方式：u 按F6或單擊ZOOM IN 按鈕，鼠標所在周圍放大。u 按F7或單擊ZOOM OUT按鈕，鼠標所在周圍縮小。u 按F8或單擊ZOOM ALL按鈕，返回整張設計圖。u 單擊ZOOM TO AREA，可以選擇一部分進行放大。u 按住

5、SHIFT鍵并用鼠標左鍵拖曳一個框，釋放SHIFT鍵后就會放大到所選區域。捕捉：ISIS中有一個強大個功能是實時捕捉。當鼠標靠近引腳時，系統會自動進行捕捉。極大的方便原理圖的繪制。該功能在Tool Manu中，默認是打開的。1.2.4 連線導線繪制過程：1 選中連線模式：導線模式或總線模式；2 點擊起點及終點，系統自動拉出導線。3 導線復制：單擊起點，系統走出和上一條導線相同的軌跡。4 對導線進行拖曳，調整導線位置。1.3 編寫程序（匯編）1.3.1 編寫源程序PROTEUS自帶多種匯編編輯編譯系統，使用編輯環境輸入下列PIC匯編源代碼： LIST p=16F84 ; PIC16F844 is

6、 the target processor #include "P16F84.INC" ; Include header file CBLOCK 0x10 ; Temporary storage State l1,l2 ENDC org 0 ; Start up vector. goto setports ; Go to start up code. org 4 ; Interrupt vector.halt goto halt ; Sit in endless loop and do nothing.setports clrw ; Zero in to W. movwf

7、PORTA ; Ensure PORTA is zero before we enable it. movwf PORTB ; Ensure PORTB is zero before we enable it. bsf STATUS,RP0 ; Select Bank 1 clrw ; Mask for all bits as outputs. movwf TRISB ; Set TRISB register. bcf STATUS,RP0 ; Reselect Bank 0.initialise clrw ; Initial state. movwf state ; Set it.loop

8、call getmask ; Convert state to bitmask. movwf PORTB ; Write it to port. incf state,W ; Increment state in to W. andlw 0x04 ; Wrap it around. movwf state ; Put it back in to memory. call wait ; Wait :-) goto loop ; And loop :-) ; Function to return bitmask for output port for current state. ; The to

9、p nibble contains the bits for one set of lights and the ; lower nibble the bits for the other set. Bit 1 is red, 2 is amber ; and bit three is green. Bit four is not used.getmask movf state,W ; Get state in to W. addwf PCL,F ; Add offset in W to PCL to calc. goto. retlw 0x41 ; state=0 is Green and

10、Red. retlw 0x23 ; state=1 is Amber and Red/Amber retlw 0x14 ; state=3 is Red and Green retlw 0x32 ; state=4 is Red/Amber and Amber. ; Function using two loops to achieve a delay.wait movlw 5 movwf l1w1 call wait2 decfsz l1 goto w1 returnwait2 clrf l2w2 decfsz l2 goto w2 return END注意：上面的程序故意設置了一些錯誤的代

11、碼，以便后面調試使用。1.3.2 鏈接編譯源程序編輯好源程序后，進行源程序鏈接編譯工作，整個過程如下：1 點擊SOURCE MENU 菜單下ADD/REMUVE SOURCE FILE ，在代碼生成工具下拉菜單選擇MPASM，新建一個匯編程序，導入剛才編好的TL.ASM匯編文件。2 單擊SOURCE菜單下BUILD ALL命令，如果程序沒有錯誤，MPASM會生成HEX格式的文件。3 編輯處理器屬性中的PROGRAM屬性，將生成的HEX文件添加到該對話框中。*這樣我們就完成了程序的編輯編譯以及和處理器模型的連接。1.3.3 調試程序仿真電路點擊仿真盤框中的運行按鈕。電路進入仿真狀態，觀察電路運行

12、效果，你會發現開始一個交通燈是綠色而一個交通燈為紅色，此后交通燈再也不會改變顯示狀態，這說明是程序存在BUG，需要經過調試改正。調試模式按CTRL+F12或點擊暫停或單步使電路從仿真狀態切換到調試狀態。在默認設置下系統會彈出兩個窗口，一個是源程序調試窗口，另一個是寄存器窗口。另外一些調試窗口可以通過DEBUG菜單選出顯示；其中使用者可以直接在WATCH WINDOW中添加自己比較關心的變量進行實時監測。程序執行到某處，在該行程序的最多邊會有一個紅色的箭頭出現，這行程序呈處于高亮狀態。設置斷點觀察程序可以發現它以一個重復周期循環。因此我們首先在循環的起點設置一個斷點是個好主意。用鼠標使該行（地址

13、000E）高亮，然后按F9就可以設置斷點。然后按F12使程序運行。你就可以從Status Bar看到執行到數字斷點的消息以及程序計數器（PC）地址。這和我們設置的第一個斷點的地址是對應的。在Debug 菜單下有一系列的調試鍵，但是多數時候我們用F11來單步運行程序。現在單擊F11并注意左邊的紅色箭頭下移到下一條指令。我們所做的是運行到“clrw”指令并停下。通過觀察寄存器窗口的W寄存器并注意它的值被清零，你可以校驗指令的運行。現在我們需要做的，是決定我們希望下一條指令做什么，并測試實際上做了沒有。例如，下一條指令將吧“w”寄存器的內容傳送到端口A，端口A應該被清零。運行這個指令并檢查寄存器窗口

14、可知實際就是這樣執行的。繼續這個線索直至到達我們設置的第二個斷點，你可以注意到兩個端口都被清零為輸出（如TRISB寄存器所命令的那樣），狀態變量正確地被設為0。由于這是個函數調用，我們可以使用Stepping Over選項跳過函數（通過單擊F10鍵），但是為了完整我們單步運行每條指令。在這里單擊F11就跳到getmask函數的第一條指令。向前單步執行我們看到傳送指令成功執行，我們落在正確的位置，為查表添加0偏移值。當我們返回主程序后，我們得到期望的屏蔽值。繼續單步執行把屏蔽值寫到端口，我們可以在原理圖上看到正確的結果。再次單步執行，在寄存器窗口W寄存器的值加1，顯然狀態也成功地加1。單步執行，

15、程序設計為增加到3后繞回0。就像在Watch Window看到那樣，這并沒有按照應有的方式運行。為了在下一循環中正確地設置屏蔽值，狀態在這里應該清楚地被加1。尋找BUG仔細地分析就暴露了問題的原因是和4相與而不是3。我們希望的狀態是0，1，2，3任何這些數與4相與都是0。這就是為什么我們運行仿真時交通燈沒有變化。解決方法很簡單，就是把錯誤指令改為和3相與而非4。這意味著狀態增加到3也就是W寄存器增加到4時狀態返回到0。另一種簡單的解決辦法是當“W”寄存器到4時把它清零。通過這個ProteusVSM調試技術的小例子說明了基本的技巧，還有更多的功能可用。建議你參考“源代碼調試”一節以獲得更加詳細的

16、資料。1.3.4 測量PROTEUS中提供多種測量用的虛擬儀器，將其放置到原理圖中，連接到測量點，開始仿真，虛擬儀器將會提供一個反饋的波形信號。如下列出現有的虛擬儀器種類：每一個虛擬儀器都附帶有幫助文檔，可以通過點擊儀器右鍵菜單中的Edit Properties命令，在彈出的對話框中點擊Help按鈕，調出幫助文檔進行模型細節的查閱。操作如下圖：在使用PROTEUS虛擬儀器時應該清楚，這些儀器不會考慮信號或波形在器件之間傳輸引起的干擾。下面介紹一下邏輯分析儀的放置及使用過程：1. 選擇儀器按鈕，在對象選擇器中選擇使用的儀器。2. 在編輯窗口中點擊左鍵，進入放置模式，移動鼠標，在合適放置點左鍵點擊

17、確定。3. 將儀器連接到到需要的測量點上。4. 點擊仿真盤框上點擊運行按鈕，邏輯分析儀開始監控數據。對于邏輯分析器的測量方法請查看相關幫助。1.4 編寫程序（C/C+）1.4.1 在PROTEUS VSM 中調試C程序使用PROTEUS VSM 調試信息：1. 創建一個文件夾，將ISIS原理圖文件及C工程都放置其中。2. 編譯源程序，保證編譯器輸出了目標代碼。3. 編輯處理器屬性，設定時鐘頻率，裝載編譯器生成的目標代碼。4. 開始仿真。5. 點擊PAUSE鍵啟動調試窗口，使用斷點、單步等手段進行調試。附加調試信息（如變量窗口）取決與目標代碼帶的信息。細節請查閱高級調試技巧幫助文檔。時鐘頻率通過

18、元件屬性指定，在原理圖中繪制的晶振電路沒有實際作用。1.4.2 支持的目標文件格式以下列出了不同處理器致賀詞的目標代碼格式：HEX代碼不帶調試信息，它只能仿真不能調試。對于COD代碼格式，VSM調試只能在機器碼下單步調試，不能進行源碼調試，也不支持變量窗口觀測。建議優先考慮COFF格式。Basic Stamp 處理器包括一個集成的解釋器，使用者將源代碼加載到Program file對話框中。第2章 高級調試指南2.1 調試窗口在仿真暫停時，通過Debug菜單下可以調出多個調試窗口。范圍包括存儲器、寄存器變量顯示、堆棧監控器等，另外，Watch視窗可以添加用戶關心的量值，在仿真過程一直可以觀察。

19、2.2 診斷配置Proteus VSM包含了擴展的診斷工具和跟蹤模式。它們在查找錯誤和驗證系統運轉方面很有作用。該機制使得全部仿真行為或某一指定的仿真行為在仿真過程中被記錄下來并顯示在仿真指示器上。作為一個系統級的仿真器，Proteus VSM的調試模式不僅僅可以調試微處理器還可以調試合適的外圍設備（LCD顯示，I2C寄存器，溫度控制儀器等），這些跟蹤模式可以通過調試對話框使能。設置調試參數當調試功能使能時設置仿真從Debug菜單中運行Configure Diagnostics對話框在對話框里展開選項，從中找到欲使能的調試項。 點擊左鍵選定感興趣的項目，然后在Trace Information

20、 Level下選中Full Trace。用戶可以設置Arm的時間和運行時間以控制調試功能激活的時間間隔。重復選擇感興趣的其它選項，然后退出對話框仿真時調試功能將在Arm時刻被激活，運行指定的周期，所有調試結果將顯示在仿真指示器上。注意：使能了的跟蹤調試增加了仿真的負荷。但是，因為它們是一般用來確定模棱兩可的問題，達到仿真的目的，因此仿真非實時的情況不再是個問題。2.3 仿真顧問仿真指示器存放了在仿真期間產生的全部錯誤、警告和調試信息。該指示器在ISIS中的位置處于仿真進程控制盤附近的狀態欄。指示器的狀態顯示欄在仿真過程中不斷更新，不僅顯示記錄信息（包括錯誤、警告和調試信息）而且顯示了此類信息的

21、種類。用戶可以在仿真過程的任何時刻或者在完成仿真后左鍵點擊狀態欄指示器所在處調出仿真指示器（可以顯示全部信息）。2.3.1 使用仿真顧問導航至器件在由一個物理元器件產生的全部信息（信息量非常豐富，包含除了系統信息外的其它信息）的右邊有一個與這些信息相關的欄目。這項功能可以顯示產生信息的原理圖器件。在Source列中單擊左鍵將最小化仿真指示器并且可以放大/縮小、標記相應的元器件。該功能特別有用，尤其是在復雜的設計中。利用它可以檢查器件周圍的硬件設計以便解決問題。關于仿真錯誤信息方面最讓人感到挫折的事情之一就是一些問題（例如網點分歧，SPICE單復數等）與網點相關而不是與某一具體的元器件相關，因此

22、在原理圖中將沖突電路隔離出來是非常困難。仿真指示器包含了在信息上的超鏈接，點擊鏈接允許客戶主導整個設計。這樣就簡化了仿真的任務。2.3.2 使用仿真顧問導航至網絡 在仿真指示器中點擊感興趣的信息所包含的”NET” 鏈接。點擊“NET”鏈接后，仿真指示器將會最小化回到狀態欄并調出ISIS中Design Explorer。Design Explorer在窗口的左邊顯示一系列網點同時在窗口的右邊顯示了與沖突網點相關的連接點（引腳）。在其中之一的引腳單擊右鍵后從右鍵菜單中選擇Goto Schematic Net.出錯的網點將在原理圖中以高亮方式顯示注意：該檢測方法并不是絕對可行。當原理圖部件通過等效電

23、路（用戶利用ISIS已有器件構成的與某一元器件等效的電路）進行仿真并且出錯的網點在該等效電路里時，這種仿真方法就不可行了。然而，雖然存在著一些不能檢測的情況，但是上述的技術在大多數正常條件下是可以正常起作用的并且是一個強大的分析工具。2.4 硬件斷點許多元器件都具有當一特定電路情形發生變化時觸發仿真延緩的功能。與單步仿真結合使用時，這一功能非常有用，因為電路可以直至某一特定情形出現時，才可以正常仿真，然后使用單步執行，就可以看到電路下一步將會發生什么動作。2.4.1 建立硬件斷點用戶利用硬件斷點可以在匹配硬件斷點的條件下暫停仿真。當調試設計，尤其是異步仿真電路并且需要分析電路所受的影響時，該特

24、性非常有用。建立硬件斷點的步驟如下：1 在欲觸發斷點的導線（總線）上放置電壓探針2 在探針處點擊右鍵，然后從菜單中選擇Edit Properties3 根據探針所在的網點，在對話框的底部選擇Digital或者 Analog并指定觸發值。對于數字網點和單導線，1或0對應的是邏輯高或邏輯低；對于模擬網點，將會是一具體的值。用戶同樣可以指定起控（Arm）時間，使得斷點在指定的一段時間后有效。4 點擊OK退出對話框，然后按PLAY（或組合鍵CTRL+F12）運行仿真第3章 MPLAB IDE使用相關配置Labcenter 和 Microchip有著廣泛的合作，致力于提供一種全新的嵌入式設計開發環境。在

25、MPLAB里集成了Proteus VSM Viewer,這樣，使用者可以很方便的編寫，調試你的設計。以下是一個簡單的指南，在開始之前請裝好MPLAB(V7.4以上版本) 及Proteus（V7以上版本）。裝載運行1. 打開MPLAB IDE,在打開工程項選擇樣例工程，路徑如下：SAMPLEVSM ViewerEval BoardExplorer16 with PIC24FJ128GA010PIC24ExplDemo.mcw.2. 點擊MPLAB IDE中的Debugger菜單，選擇Select Tool 命令中的Proteus VSM選項。這將Proteus VSM配置為MPLAB的調試工具。

26、3. 這時，Proteus VSM Viewer視窗將出現在MPLAB當中。點擊Open按鈕打開工程對應的原理圖。4. 點擊Project菜單下的Build All命令。5. 點擊MPLAB IDE上方的綠色按鈕，Proteus電路將進入仿真狀態。6. 此時仿真處于時間0狀態，點擊MPLAB IDE 中的Play按鈕開始仿真，這樣，VSM Viewer將會顯示程序運行的效果。7. 使用MPLAB IDE 頂部的紅色按鈕斷開VSM Viewer和MPLAB連接。 提示：這個PIC24設計分為兩頁，可以通過設計瀏覽器選擇顯示部分電路。第4章 高級圖形仿真以一個放大電路的例子，展示怎樣使用PROTE

27、US VSM做基于圖形的仿真，基本過程：1 放置圖表、探針及激勵源。2 運行仿真。3 用圖表顯示仿真結果。4 對圖形做測量分析。4.1 開始下圖是我們準備仿真的基于741的音頻放大電路。反饋電阻R3和R4決定了其增益為10。R1、R2和C1作為偏置器件，在反相端設置了虛地基準，并對信號去耦。這里，我們先對這個電路做瞬態分析。瞬態分析是一種最常用的分析。在給頂激勵信號的情況下，計算電路的時域響應，圖表顯示隨時間變化的電壓電流值。這種分析是非常有用的，它提供一個電路的大量的信息。其他的分析也可以以瞬態分析作為參照。ISISTUT.DSN局部電路4.2 激勵源測試這個電路，需要合適的輸入。PROTE

28、US帶的激勵源可以提供所需要的信號。點擊GENERATOR 按鈕，對象選擇器中會列出支持的激勵源。對于這個電路，我們需要一個脈沖發生器。選擇脈沖的類型，在編輯窗口中選擇放置位置，點擊左鍵確認，再進行連線。激勵源的操作和ISIS的元件操作是一樣的，在選取放置時也可以進行編輯、移動、旋轉、刪除等操作；另外，激勵源可以放置在已經存在的導線上，也可以放置好后再連線；在連線時激勵源終端名稱會自動命名。最后，編輯激勵源，得到想要的脈沖（此處設置高電平為10mV,脈沖寬度為0.5S）。*在ISIS手冊中的Generators and Probes 對各種激勵源有一個詳細的介紹。在原理圖中激勵源的數目是沒有限

29、制的。4.3 探針輸入使用激勵源，在需要監測的地方放置探針。在工具欄中選中探針類型（本例選用的是電壓探針），放置在連線上，也可以放置好后再連線。探針放置和PROTEUS中的其他元件是一樣的，在選中探針后，可以進行編輯、移動、旋轉等操作。4.4 圖表圖表在仿真中起了一個非常重要的作用：它不僅是一個顯示媒介，還起著仿真中約束條件的作用。通過多個不同類型的圖表（電壓、數字、阻抗等）得到不同的測試圖形，對電路進行不同側面的分析。做瞬態分析需要一個模擬圖表（取名模擬是為了與數字圖表區分）。混合模式圖表可以同時做模擬和數字的分析。放置圖表過程：在工具欄中選擇GRAPH按鈕，對像選擇器顯示分析的圖形列表。選

30、擇ANALOGUE 類型，在編輯窗口中鼠標左鍵拖拽出一個合適大小的圖表窗口。你也可以像往常那樣選中圖表、對它進行大小和位置調整。在圖表中添加激勵及探針，有三種方式：1 選中探針/激勵，將其拖曳進圖表當中，系統會自動識別出添加的探針/激勵。對于模擬分析，圖線可能分別對應于左或右坐標，探針/激勵要加在靠近坐標的一側。2 使用GRAPH菜單中ADD TRACE 命令，在對話框中探針選項中選擇探針。（如果有多個圖表，當前圖表指的是選中的圖表）。3 如果在原理圖中已經有選中的探針，使用ADD TRACE命令時，系統會快速添加探針/激勵。在開始仿真前，有必要設定仿真時間，ISIS會捕捉仿真時間內的波形。在

31、此例中，電路輸入是10KHZ的方波（周期為100us），在圖表編輯窗口中有START、STOP時間選項，將其中默認的STOP 1S改為100us。4.5 仿真使用GRAPH菜單下的的SIMULATE命令（或使用快捷方式SPACE）進行仿真，圖表生成仿真曲線。仿真初始時間默認為0，截止時間可以自己設置，在仿真中途可以按ESC退出。仿真日志包含了最后一次仿真的信息。可以用GraphViewLog或按CTRL+V查看。仿真日志提供了一些圖線上無法表示的一些有用信息。4.6 測量在圖表未選中狀態下，左鍵單擊圖表綠色標題欄，圖表窗口最大化。圖線的顏色與對應的標簽顏色一致。要詳細測量多條圖線中的一條，可以

32、將其標號拖曳到右邊，此時，右坐標的刻度會更精細，圖線也會被放大。此例中測量兩個量：l 電壓增益l 增益對應的時間差這些量都是通過坐標線來做的：每一個圖表都可以設置兩條坐標線，第一條是綠色基準坐標線，用左鍵直接點擊產生；第二條是紅色參考坐標線，用CTRL+左鍵顯示。坐標線出現后，可以在圖表下方讀出即時量值及電壓增益、時間差等。4.7 使用電流探針使用電流探針測量電路中流向R4的小電流。電流探針和電壓探針使用基本相似，但有一個小差別，就是電流探針有方向，放置探針時，其方向應該和實際電流方向呈水平狀態，如果是垂直的話會產生錯誤。選擇電流探針按鈕，調整好方向，置于流向R4的導線上，仿真運行后，我們可以

33、看到反饋電流為9.1*10e-8A，是符合整個運放電路設計要求的。4.8 頻率分析除了瞬時分析，應用在模擬電路場合還有其他好幾種圖表。它們的使用方法一樣。頻率分析就是其中一種，頻率分析的作用是分析電路在不同頻率工作狀態下電路的運行情況。在PROTEUS頻率分析圖表中，X軸表示頻率，兩個Y軸表示幅值和相位。頻率分析過程1 放置頻率分析圖表l 在工具箱中選擇SIMULATION GRAPH按鈕，在對象選擇器中列出仿真分析圖表。l 選擇FREQUENCY仿真圖形。l 在編輯窗口，按住左鍵，拖曳出圖表。2 添加探針由于頻率分析圖表有兩個Y軸，左邊表示頻率，右邊為相位，所以選擇電壓探針后，要在左右兩邊都添加，才能同時顯示出幅相特性曲線。在PROTEUS中幅相參考值的設定是通過REF