基于ProteusARM7虚拟实验设计.doc

基于ProteusARM7虚拟实验设计 　　【摘要】仿真软件Proteus是英国Labcenter electronics公司的EDA工具软件，在全球广泛使用。它可以仿真常用单片机以及外围电路的工作情况，并能直接在原理图上建立互动的电路仿真，在配合其内置的虚拟器如过滤器、逻辑分析仪等可建立完整的ARM7实验平台[1]。与此同时，Proteus可以和Keil uVision建立互动调试机制，展现现实在线调试场景。本文主要介绍了在Proteus下如何建立ARM7基本实验环境。 　　【关键词】Proteus；单片机；仿真；ARM7 　　ARM处理器是一种低功耗高性能的32位RISC处理器，ARM处理器是一个综合体，ARM公司自身并不制造微处理器，而是同ARM的合作伙伴来制造，作为SOC（System On Chip）的典型应用，目前，基于ARM的处理器以其高速度、低功耗等诸多优异的性能而得到非常广泛的应用。 　　1.ARM7处理器特性及其应用领域 　　ARM7系列微处理器为低功耗的32位RISC处理器，最适合用于对价位和功耗要求较高的消费类应用。ARM微处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域： 　　（1）工业控制领域 　　作为32的RISC架构，基于ARM核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额，同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展，ARM微控制器的低功耗、高性价比，向传统的8位/16位微控制器提出了挑战； 　　（2）无线通讯领域 　　目前已有超过85%的无线通讯设备采用了ARM技术，ARM以其高性能和低成本，在该领域的地位日益巩固； 　　（3）网络应用 　　随着宽带技术的推广，采用ARM技术的ADSL芯片正逐步获得竞争优势。此外，ARM在语音及视频处理上行了优化，并获得广泛支持，也对DSP的应用领域提出了挑战； 　　（4）消费类电子产品 　　ARM技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机中得到广泛采用； 　　（5）成像和安全产品 　　现在流行的数码相机和打印机中绝大部分采用ARM技术。手机中的32位SIM智能卡也采用了ARM技术[2]。 　　2.Proteus和NXP LPC2106简介 　　2.1 Proteus软件简介 　　Proteus是英国Lab-center Electronics公司开发的电子电路实物仿真软件，它是完整的嵌入式系统软、硬件设计仿真平台，包括原理图输入系统ISIS、带扩展的ProSpice??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（Virtual Simulation Model）。 　　Proteus可以实现模拟电路、数字电路、微控制器系统电路以及混合电路系统的电路仿真、软件仿真，系统协同仿真和PCB设计等功能。Proteus支持主流单片机系统与各种常见的外围芯片的仿真，目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、LPC21xx系列、PIC16系列等。本文提出的虚拟ARM实验平台采用NXP公司的LPC2106作为核心部件[3]。 　　2.2 NXP LPC2106简介 　　LPC2106是Philips公司推出的一款基于ARM7TDMI-S的32位微控制器，带有128KB的片内高速Flash存储器和64KB的片内SRAM，与片内存储器控制器接口的ARM7局部总线、与中断控制器接口的AMBA高性能总线（AHB）和连接片内外设功能的VLSI外设总线（VPB）。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟频率下运行。LPC2106具有非常小的尺寸和极低的功耗，因此它们非常适合于那些小型化作为主要需求的应用，带有宽范围的串行通信接口（双UART、SPI、IIC），由于片内SRAM具有大的缓冲区规模和强大的处理能力，而多个32位定时器、PWM输出和32个GPIO使它们特别适用于工业控制和医疗系统[4]。 　　3.Protues下ARM7的典型实验 　　3.1 外部中断实验 　　LPC2106具有17个中断通道，可将它们设置为FIQ、向量IRQ和非向量IRQ，通过编程不同设的向量IRQ中断优先级，可以实现动态调整。FIQ中断优先级最高，向量IRQ具有中等优先级，非向量IRQ的优先级最低。 　　实验任务： 　　结合相关寄存器的使用方法、VIC基本操作步骤和LPC2106外部中断寄存器，使用外部中断0和中断1控制8位流水灯流动方向。当KEY0按下时，D0～D7闪烁3次，由D0向D7流动。当KEY1按下时，D0～D7闪烁3次，由D7向D0流动。 　　3.2 矩阵键盘实验 　　判断键盘中有无键按下：将全部行线置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低，