ARM虚拟仿真平台的搭建.doc

ARM虚拟仿真平台的搭建摘要：本文介绍了一种嵌入式ARM开发的新思路，在ADS和Proteus仿真软件开发环境下搭建ARM开发的虚拟平台，并通过一个步进电机控制的实例说明搭建此平台的具体步骤。实践证明，没有开发板，ARM学习者也可以完成ARM嵌入式系统的学习；对于ARM开发者此平台不但降低了开发成本，而且缩短了开发周期。关键字：ARM；ADS软件；Proteus软件引言随着嵌入式技术的迅猛发展，越来越多的从事ARM开发的人需要嵌入式开发平台，传统的ARM开发平台不但价格高昂，并且实际电路连线不可更改。使用EDA进行嵌入式开发平台的设计与仿真为嵌入式开发者提供了新的选择。本文提出一种基于Proteus和ADS开发环境构建虚拟实验室的方案，并通过一个实例说明如何搭建这一平台。1 Proteus简介Proteus是由英国Lab Center Electronics公司开发的EDA工具软件。它除了具有和其他EDA工具一样的原理编辑、印制电路板（PCB）自动或人工布线及电路仿真功能外，最大的特色是其电路是交互的、可视化的。通过Proteus软件的 VSM（虚拟仿真技术），用户可以对基于微控制器的系统连同所有的外围接口电子器件一起仿真1。它的主要特点有：1.1 能够进行电路原理图和印制电路板的设计。1.2 可以仿真微处理器和外围电路，可以仿真Pillips公司的LPC系列ARM7、PIC、Atmel AVR、Motorola HCXX 以及8051/8052 系列等常用的微处理器。1.3 提供了虚拟示波器、逻辑分析仪、信号发生器、计数器、各种电表、虚拟终端等虚拟仪器仪表供选择。1.4 提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能,同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态,因此在该软件仿真系统中,也必须具有这些功能;同时支持第三方的软件编译和调试环境,如Keil C51 uVision2、ADS、IAR等软件2 ADS简介ADS（ARM Developer Suite），是在1993年由Metrowerks公司开发，是ARM处理器下最主要的开发工具。ADS 是全套的实时开发软件工具，具有编译效率高，系统库功能强等特点。ADS目前的成熟版本为ADS1.2。ADS包括三种调试器ARMExtended Debugger，AXD 向下兼容的ARMDebugger for Windows、ARM Debugger forUNIX 和ARM 符号调试器。其中AXD不仅拥有低版本ARM调试器的所有功能，还新添了图形用户界面，更方便的视窗管理数据显示，格式化和编辑以及全套的命令行界面。ADS对汇编、C/C+、java支持均很好，是目前最成熟的ARM开发工具。很多ARM开发软件（例如Keil）也是借用的ADS的编译器。3 ARM虚拟仿真平台的开发过程ARM的虚拟开发包括以下四个步骤：3.1 在proteus平台上画电路原理图；3.2 在ADS上新建工程文件,编写程序，编译、链接最后生成一个.hex文件；3.3 将.hex的文件导入ARM芯片；3.4 点击运行查看实验结果。4 实例分析以基于LPC2114的步进电机控制实验来说明ARM虚拟仿真平台的搭建过程。利用LPC2114输出脉冲序列，通过K1-K5控制步进电机转速(分5挡)，K6、K7控制步进电机转向。必须要K1K5中任一开关和K6、K7中任一开关同时按下时步进电机才启动，其他情况步进电机不工作。同时把电机的转速和转向在LCD上显示出来。4.1 在Proteus软件下画出电路原理图2。首先拾取本次实验所需的元器件，元器件列表如表1所示：表 1 实验所需元器件列表Chart 1 components list本实验需拾取的元器件名称BUTTON按钮开关LM016LLCD显示器LPC2114LPC2114芯片MOTOR-SPEEDER步进电机POT-LIN滑动电阻RES电阻RESPACK-77路排阻RESPACK-88路排阻ULN2003AULN2003A芯片VSOURCE直流电压源按图1进行电路原理图的连接。LPC2114的P0.0-P0.7分别连接LCD的D0-D7，他们用作I/O口，控制LCD的显示的内容。LPC2114的P0.16-P0.22分别连接控制开关k1-k7，其中k1-k5控制步进电机的转速，k6-k7控制步进电机的转向，RP1和RP2为上拉电阻。LPC2114的P0.25-P0.31连接步进电机控制芯片ULN2003A，通过控制步进电机电极A、B、C、D的导通顺序来控制电机的转向。通过控制A、B、C、D电极的导通时间来控制步进电机的转速。图1 步进电机控制实验原理图Fig.1 Principle chart of the circuit4.2 编写程序代码程序代码主要由以下部分组成首先编写LPC2114的启动代码，启动代码部分由2个汇编文件（Startup.s和IRQ.s），1个C文件(target.c)和2个头文件(target.h和config.h)组成3。本部分代码编写可以参考周立功深入浅出ARM7-LPC213x/214x。其次，根据实验要求编写主函数main.c来实现想要达到的实验效果。具体main函数的流程图如图2所示图2 主程序流程图Fig.2 Flow chart of the main program4.3 借助ADS集成开发环境，进行程序的编译、链接。打开ADS1.2 集成开发环境CodeWarrior IDE, 点击ProjectNew Project 建立一个新的工程stepper.mcp, 把以上编好的代码文件全部添加进此工程4。然后在工程stepper.mcp下选择DebugInFLASH,如图3所示，将ADS中的RO base的起始地址设置为0x00000000，在ARM forELF中Output format的文件格式选为Intel 32 bit Hex。具体设置见图4。点击project菜单下的compile和make，进行编译并链接工程。生成stepper.hex文件。图3 stepper.mcp工程设置菜单Fig.3 stepper.mcp project setting menu图4 ADS编译环境设置菜单Fig.4 ADS compile envionment setting menu4.4 在Proteus中双击LPC2114芯片，在Program File中选择上一步生成的stepper.hex所在的路径。单击如图5所示的play按钮，就可以观察实验结果了。图 5 控制按钮图Fig.5 Control buttons结 论实践证明，基于PROTEUS和ADS软件搭建的虚拟仿真开发平台有许多实际开发板无可比拟的优势：首先他大大降低了学习者或开发者的成本和开发风险；其次他的连线可以按照实验或开发者的需求随意更改；再次他可以锻炼学习者硬件电路的设计能力。因此这种开发平台具有极高的推广应用价值。参考文献1 林志琦，等. 基于Proteus的单片机可视化软硬件仿真 M. 北京：北京航空航天大学出版社，2006.1-52 周立功，等. 深入浅出ARM7LPC213x/214x（上册）M. 北京：北京航空航天大学出版社，2005.123-1403 周润景，张丽娜.基于Proteus的电路及单片机系统设计与仿真M. 北京：北京航空航天大学出版社，2006.56-784 杨宏，李国辉.基于Proteus和ADS的ARM虚拟实验室建设J.单片机与嵌入式系统应用，2007，12(8-2):68-70.The building of ARM virtual simulate platformAbstract: this article instroduce a new way to chieve inbedded ARM development,using ADS and Proteus simulation software we can build a platform to achieve ARM development. In this article we explain the way to build this platform by using a stepper motor control example.It has been found that,the learner of ARM can learn ARM inbedded system even without an