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1、第29卷第3期惠州学院学报(自然科学版)Vol1291No132009年6月JOURNALOFHUIZHOUUNIVERSITYJun12009开放型嵌入式系统虚拟实验室的构建罗志伟,李蓓莉(惠州学院电子科学系,广东惠州516015)摘要:高校大多数采用购买实验台、实验箱的形式来完成对实验室的建设,这样的实验室存在着资金投入大、设备维护困难、实验内容狭窄等局限。本文提出了一种基于Proteus软件的嵌入式系统虚拟实验室的构建方案,所有的实验项目由软件仿真系统完成,很好地解决了资金成本和设备维护问题,增加了学生使用实验室的便利性。关键词:嵌
2、入式系统;Proteus;仿真;虚拟实验室中图分类号:G6421423文献标识码:A文章编号:1671-5934(2009)03-0122-041引言今天,几乎所有的电子设备都有嵌入式系统的影子,研究和开发嵌入式系统及其产品已经成为当前的热点之一。嵌入式技术是多学科交叉的产物,在许多高校都开设了嵌入式系统的相关课程,它涵盖了计算机组成、微机原理接口、操作系统、网络通信技术、人机接口、软件技术等多门学科的内容,因此,嵌入式系统的实验实践教学显[1-2]得尤为重要。然而,当前企业中普遍流行的嵌入式系统的开发模式很难满足高校教育科研与教学的需求
3、,下面将介绍一种基于Proteus软件的开放式、综合性、高水平的嵌入式系统虚拟实验平台的构建方案。2Proteus软件简介Proteus仿真软件是一种功能强大的电子设计系统自动化软件,它主要包括三大部分:①ISIS—简单易用而又功能强大的智能原理图设计工具;②PROSPICE一模拟电路、数字电路及MCU器件的SPICE混合仿真系统;③ARESPCB设计—具有32位数据库、元件自动布置、撤消和重试的自动布线功能的PCB设计系统。Proteus软件的特色在于它的仿真系统,它不仅可以仿真模拟电路和数字电路等此类传统的原理性实验,更重要的是还可以
4、提供嵌入式系统(单片机应用系统、ARM应用系统)的仿真实验。ProteusVSM虚拟系统模型支持目前主流的68000系列、8051系列、AVR系列、PICl2系列、PICl6系列、PICl8系列、Z80系列、HCll系列微处理器CPU模型并提供周边设备的仿真如RS232、LED、开关、按钮等,VSMCPU模型能完整仿真I/0口、中断、定时器、通用外设口和其它与CPU有关的外设资源。ProteusVSM亦能提供扩展的调试功能包括在汇编或C等高级语言下设置断点、单步运行、显示变量、访问寄存器与内存,另外它还支持如IAR、Keil和Hitech
5、等第三方集成开发工具的C源码和汇编的调试。3嵌入式系统虚拟实验室的配置311开放型的实验平台嵌入式系统虚拟实验室的平台架构原理图中,服务器操作系统采用Windows2003server并安装Protues网络[3]版的服务器端软件,客户端则安装Proteus客户端软件,管理平台配备实验室信息管理系统对实验者登录、实验操作、教师评阅、设备信息等进行维护和管理。此外再配以少量的设计验证硬件可有效地增加实验者的感性认识。收稿日期:2009-03-20作者简介:罗志伟(1974-),男,江西丰城人,硕士,研究方向为机械自动化与控制。第3期罗志伟等
6、:开放型嵌入式系统虚拟实验室的构建·123·图1嵌入式虚拟实验室的平台架构312丰富的设计资源嵌入式系统的设计主要ProteusVSM(VirtualSystemModel)来完成。VSM是一个完整的嵌入式系统软、硬件设计仿真平台,它包括智能原理布图系统ISIS、带扩展的ProSpice混合模型仿真器、动态器件库、高级图形分析模块和处理器虚拟系统仿真模型VSM。31211智能原理布图系统:ISISProteusVSM使用已被广泛验证的SchematicCapture软件作为设计和开发的平台,ISIS是有着丰富的器件库并组合了大量易用工具的
7、原理图设计系统,其SchematicCapture既支持仿真又支持PCB设计,经由ProteusVSM测试的设计可产生PCB设计软件或第三方PCB设计工具需要的网表。ISIS对绘图的处理能力非常强,包括对线宽、填充类型、字符的处理以及智能化的器件搜索和连线功能等。31212电路仿真:ProSpiceSimulationProteusVSM的核心是ProSpice,这是一个组合了SPICE3F5模拟仿真器核和基于快速事件驱动的数字仿真器的混合仿真系统,SPICE内核采用数目众多的制造厂商提供的超过8000个的SPICE模型,几乎涵盖了所有的
8、标准电子元件以及主流MCU模型、存储器、通用外设模型等。ProteusVSM包含大量的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪、函数发生器、数字信号图案发生器、时钟计数器、虚拟终端以及简单的电压计、电流计
