proteus vsm 仿真.doc

第七讲：交互式仿真l Proteus仿真分成交互式仿真（interactive simulation）与基于图表仿真两种（graph based simulation）l 仿真动画画面设置红色和蓝色的设置在：template-set design defaults里设置（正电压positive color、地颜色ground color、负电压negative color在没有指定地为参考电压时系统会把电源中点作为地电压，若要自己指定的话只需要在接地点放一个接地符号就行）l 暂停状态时鼠标单击器件会显示出电压等器件参数值l 断路的话相当于很大的电阻接地，高阻态第八讲：虚拟仪器（与交互式仿真密切相关）l 虚拟仪器：virtual instruments mode，在help下查看帮助文档l 信号产生器用generator model 现实中使用示波器要两根线，一根接信号，一根接地；仿真图中只需要接信号线就行了，默认的信号的地和示波器的地是连在一起的。示波器左下角的horizontal的转盘是调节每格的时间的，各通道下边的转盘是调节每格电压大小的。波形叠加用通道下A+B,C+D的按钮。不用的通道关闭是将开关按钮置于OFF档。l 示波器的左上角trigger栏是设置触发的，Level是设置触发电平的，右侧设置上升沿触发或下降沿触发l 示波器面板上的AC与DC区别：AC模式是只显示交流分量，DC模式是同时可以显示直流和交流分量。l 示波器的X-Y模式（source栏的A（将A信号作为X轴，B、C、D分别作为Y轴）、B、C、D模式），是将一个信号作为X轴，一个信号作为Y轴进行叠加l 逻辑分析仪只能接数字信号l 定时器计数器有四种工作模式，可以在属性里设置（使能类型CE（高低电平）、复位类型RES（上升沿下降沿）也在属性里设置）也可以在仿真面板里设置第九讲：l 开发板与电脑通信：将开发板与电脑串口连接好，在电脑端用超级终端或者串口调试助手。仿真里边用虚拟终端（异步串行传输）。l 虚拟终端里：RTS与CTS是硬件握手信号，XON和XOFF是软件握手信号，parity是设置奇偶校验位的。l SPI调试器是一种同步串行总线，有三种工作模式：监视（monitor）、主机（master）、从机（slave）l I2C也是一种总线，也有三种工作模式：监视（monitor）、主机（master）、从机（slave）第十讲：l 函数发生器里的SIGNAL GENERATOR（用在模拟电路当中）与PATTERN GENERATOR（用在数字电路当中，既可以用在交互式仿真也可以用在图表仿真）类似，只是前者是输出模拟信号，后者输出数字信号。Pattern如下：（在方格里边设置输出波形）l SIGNAL正端与负端输出电压相同，极性相反。每个端子输出的电压都是相对于地的电压。仿真时出现VSM signal generator面板，frequency调节频率，amplitude调节幅度。Waveform切换波形，polarity切换单极性和双极性（例如正弦波全在0V以上还是有正有负分布）。l Vernier是游标的意思，如下图，16.7HZ先设置主标尺为16，再设置vernier为7。（触发频率这里就相当于复位频率，要低于时钟频率波形才会动，否则始终频率还没到就已经复位了）（双击clock的中心键盘可以手动输入频率或者时间）l 如果只想输出右边一部分，只需要在分解出单击鼠标左键就会出现虚线。清除的话只需在虚线处单击右键，虚线就会消失了。l 若要在任意的时钟频率下设置过了几个脉冲复位例如5个，可以直接双击trigger的中心键盘设置为5bits（甚至可以写带小数的5.5bits，当然一般是设置HZ，和sec用的），则trigger会自动设置频率和时间。第十一讲：图表仿真l 模式选择栏里选择graph mode，颜色设置template-set graph colorsl 将电压探针添加到analogue analysis的方法最常用的是直接拖拽的方法（拖拽探针或信号源）。当然也可以右键单击analogue的界面在属性里添加，可以把多个探针的和（当然也可以乘除）设置为一个trace。或者可以用鼠标左键拖拽一个方框出来选择graph-add trace。左键双击添加进的名字可以进行编辑，右键双击可以删除。l 右键单击analogue可以选择simulate graph出现仿真图形。Analogue仿真的瞬时图是静态的，示波器是动态的。l Analogue属性里的initial DC solution是选择刚开始时电容式断开还是连接（连接的话电压就是曲线因为电容要充电，不连接的话就是直线不变的电压）l Analogue仿真图形的距离测量，双击analogue仿真器上边的绿色标题栏，点击shift或者ctrl可以出现第二根线。l 可以用digital 去仿真PATTERN GENERATOR的8位总线，若digital输出一直为0 ，说明频率太高了，可以双击digital在属性里将stop time设置的小一些。l Mixed可以同时显示模拟和数字的波形。l Frequency左边的栏是幅度栏，右边是相位栏（频率响应曲线画幅度和相位需要参考信号源reference）。在设计滤波器时频率响应图用的很多。l 频率响应图画阻抗（输入阻抗输出阻抗）随频率变化的曲线只需要把电压设置为1，然后除以电流得出的图形就是阻抗。第十二讲：l DC SWEEP（绘制一个频率响应曲线）和AC SWEEP（绘制多个频率响应曲线）是一种参数变化时电路变化的图形仿真器（电感断路电容开路），如一个电阻设为变量测某点电压。拖到左上角是幅度曲线，拖到右下角是相位曲线。l 信号源直接拖到DC或者AC仿真界面的话会自动把该信号源当做参考信号。l Transfer（绘制多条例如三极管传输特性曲线）相当于DC SWEEP（绘制一条），frequency（绘制一条）相当于AC SWEEP（绘制多条）。l Interactive（也可以仿真数字和模拟两种信号）与mixed的唯一区别在于前者是在交互式模式当中启动的。交互式就是仿真时可以自动启动仿真按钮，并随电路参数改变仿真也改变，不用重新右键simulate了。l 如果觉得仿真太快，可以调节时钟频率变慢（system-set animation options-前两个参数：frames per second、timestep per frame）l Fourier变换分析，计算机上采用的算法基本上都是FFT。属性里可以选择窗函数减少频率混叠。Fourier用到采样频率：采样频率必须大于信号频谱中最高频率的两倍。属性里resolution每降低一倍，n点FFT的n值就扩大一倍；max frequency每扩大一倍，n也会增加一倍。注意resolution的倒数值不能比stop time的值小（否则会有提示信息）。l Audio graph仿真跟analogue graph一样，只是仿真后，audio会输出一个wav格式的音频并通过声卡播放。第十三讲：l Noise graph与frequency很相似，横轴都是频率l Distortion失真分析跟fourier分析相似，但distortion可以显示当频率变化时失真的变化情况。l Distortion属性里的IM比是两个输入信号的比值，如果设为0，则只会有基波、2次谐波、3次谐波；如果不为0则为互调失真，例如0.4（一般不设为0.5，这样的话F1-F2就为0了），则F1：F2=0.4，输出端会有F1+F2、F1-F2、2F1-F2这样的频率产生。l Conformance一致性分析是对两次仿真结果进行比较分析，第一次仿真结果叫reference result，第二次叫test result（第一次仿真后改变下参数例如电容值）。第一次仿真后要在属性里保存下作为参考结果，第十四讲：单片机仿真l Proteus可以作为单独的调试器或者虚拟ICE。作为调试器时支持的调试文件格式有ELF/DWATF、COFF、UBROF、OMF51(由KEIL编译器产生)、COD、BAS、SDI，仿真时需要在单片机的属性里添加相应格式的输出文件（在单片机里载入调试文件就可以实现源码级调试）。l 使用OMF文件时需要在Keil的设置项里将输出项的name of executable里加上后缀.omf，然后再proteus调试时在单片机里添加相应的KEIL编译出的OMF文件就可以进行调试（可以单步调试）了。注意.HEX文件不能实现调试，只能运行（但如果是proteus自带编译器产生的HEX文件则可以调试，因为产生HEX时在同目录下还生成了另外一种文件SDI，如果是其他编译器如keil产生的hex文件则不能调试）。它是最终下载到板子里的可执行文件。l Proteus作为虚拟的ICE只能支持KEIL、IARS embedded workbench、microchips mplab三种编译环境，如KEIL和proteus的联调就属于虚拟ICE环境。l 设置虚拟ICE只需要进行两步：首先下载一个连接程序可以到官网去下载，例如想和KEIL联调的话就去下载KEIL的连接软件然后安装后可以在keil的设置里的debug选项里看到有proteus VSM simulator选项选择该选项，然后在proteus界面的debug菜单下选择use remote debug monitor使用远程调试就行了。这样的话再keil里点击调试则会把proteus里的调试器也给启动。l Mplab也是在debugger里选择proteus VSM，然后会弹出一个仿真界面选择要仿真的电路图就可以进行仿真了。仿真界面里不能修改原理图，但有ISIS的启动按钮，点击后可以打开PROTEUS程序对原理图进行修改编辑。第十五讲：l Proteus自带代码编辑器（source-add source files），但是对于大型的项目不支持，要用第三方编辑工具进行操作。l Source下的define code generation tools是添加编译工具，格式是可执行文件EXE格式；setup external text editor是使用外部文本编辑器，因为自带文本编辑器不能调节字体大小和颜色，用着不方便，可以使用外部文本编辑器例如ultra editor。l Diagnostic诊断工具，配置在debug-configure diagnostic里，诊断日志在仿真器右边的message里边看。l 观察窗在仿真暂停时可以打开，而且可以设置观察条件。l 硬件断点设置：例如用电压探针设置，双击电压探针在属性里有real time breakpoint第十六讲：l Generator mode里边的DC属性里选择current source的话变为电流源，不选的话是电压源，默认值为0。 Isolate before选上的话则在仿真时该电源前端的连线是断开的，该电源作为后边连接电路的信号源，一般和电压探针或者电流探针结合使用，电压探针属性里有isolate after选项。l 信号源里边的SFFM是将一个低频率正弦波调制到一个高频率正弦波上的波形。PWLIN是绘制任意模拟波形（自定义时V(2n)=3表示时间2n秒的地方电压值为3V，如图1、2）。FILE文件信号产生器是以Ascll码得形式来定义信号，时间必须是指数形式来定义，新建一个文本文档定义好然后在属性里加载进去如图3。图1 图2 图3 l 信号源里的DSTATE有7中状态，仿真时逻辑状态1和0有时候是不够的，如下图： （在属性里设置） R1上端是power rail high 下端是weak high l DPATTERN可以输出任意数字方波波形，属性里mark代表高电平时间，space代表低电平时间，还可以设置任意序列的方波如图（specific pulse train）。选择continuous sequence的话序列会一直重复知道仿真结束，determine from pattern length只输出一次。l SCRIPTABLE是硬件描述语言，主要用于定义测试信号或仿真模型。第十七讲-第二十九讲：仿真模型l 仿真模型（连同上几节的内容都可以到HELP菜单下的PROTEUS VSM HELP下查看，也可以在安装目录下的HELP文件夹内查看）：primitive models、schematic models、VSM models、SPICE models（需要一个SPICE文件相对应，但一个SPICE文件可能包括很多元件，所以还要指定元件如SPICEMODEL= LMC660，SPICEMOD.LIB）l 子电路图中的端口如果加*号的则说明和其他子电路图是连在一起的，例如子电路图A中有端口*gate，子电路图B中有端口*gate，则这两个端口是连在一起的。l 电路图中文档说明中赋值如果要调用的话需要用尖括号如，其中VON是在电路图文档中定义过的参数。l 电路图文档属性有多种类型，如define、map on valuel 仿真元件的帮助文档在HELP目录下的modelsl 图纸放大：system-set sheet sizesl Speaker用于模拟电路当中，sounder用于数字电路当中。Speaker和sounder都是一段接地一段接信号源，buzzer是一段接地一端接电压，只要电压达到额定值得80%蜂