引言
現在,，人們生活中的每個角落都有嵌入式設備的存在,，比如DVD、移動電話,、MP3及掌上電腦等等,。這些嵌入式設備多采用32位RISC嵌入式處理器作為核心部件。其中基于ARM核的嵌入式處理器獨占鰲頭,，在32位RISC處理器中占據超過75％的市場份額,。因而越來越多的電子愛好者都加入了學習ARM的隊伍中。通過和一般單片機系統(tǒng)開發(fā)過程的比較不難發(fā)現,，嵌入式系統(tǒng)的設計包括硬件設計和軟件設計兩個方面,，其調試過程包括軟件調試、硬件測試,、系統(tǒng)調試3個過程,。軟件調試一般比較容易進行，但是硬件測試和系統(tǒng)調試則比較麻煩,，因為要進行這兩個過程必須在 PCB制作,、元器件焊接完畢之后才能進行；而PCB的制作,、元器件的焊接是非常費時費力的,，如果能采用仿真工具Proteus VSM，則不用制作具體的電路板也能夠完成以上工作,。毫無疑問,，這樣可給廣大ARM學習者帶來很大的方便。
1 Proteus簡介
Proteus 軟件是英國Labcenter electronics公司的EDA工具軟件,，是一個電子設計的教學平臺,、實驗平臺和創(chuàng)新平臺，涵蓋了電工電子實驗室,、電子技術實驗室,、單片機應用實驗室等的全部功能。它運行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真,、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路,。該軟件的特點是：
①實現了單片機仿真和SPICE電路仿真相結合,。具有模擬電路仿真,、數字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真,、RS232動態(tài)仿真,、I2C調試器、SPI調試器,、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能,；有各種虛擬儀器，如示波器,、邏輯分析儀,、信號發(fā)生器等。
?、谥С种髁鲉纹瑱C系統(tǒng)的仿真,。目前支持的單片機類型有：68000系列、8051系列,、AVR系列,、PIC12系列、PIC16系列,、PIC18系列,、Z80系列、HC11系列以及Phil-lips公司的ARM(LPC系列)等,。
?、厶峁┸浖{試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速,、單步,、設置斷點等調試功能，同時可以觀察各個變量,、寄存器等的當前狀態(tài),，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能,；同時支持第三方的軟件編譯和調試環(huán)境,，如Keil、ADS等軟件,。
?、芫哂袕姶蟮脑韴D繪制功能。能夠進行SCH(原理圖)和PCB(印刷板)電路的設計。
2 Proteus環(huán)境下的原理圖設計
Proteus 和Protel,、EWB等軟件相似,，繪制原理圖都要先從器件庫里取出所需的元器件符號并在繪圖區(qū)布局好，同時編輯好元件的參數,，接著進行連線，添加必要的網絡標號等步驟,。下面通過一個簡單的實例說明如何使用Proteus軟件實現ARM(以LPC2106為例)系統(tǒng)的設計與仿真,。實例以 LPC2106控制器為核心，使用硬件SPI接口與74HC595進行連接,，添加必要的外圍電路,，控制74HC595驅動LED數碼管顯示。電路原理如圖 1所示,。LPC2106的P0．4(／SCK／CAP0．1),、P0．6(／MOSI／CAP0．2)和P0．8(／TxD1／PWM4)分別與 74HC595的SH_CP、DS和ST_CP相連來控制74HC595,，74HC595的輸出Q0～Q6分別與數碼管和LED相連,，控制它們的實時顯示。
3 程序代碼的編寫
程序代碼的編寫主要分4個部分進行：
?、貺PC2106的初始化代碼,；
②LPC2106異常向量入口及異常向量與C語言代碼的接口,，包括初始化堆棧的代碼,；
③LPC2106目標板特殊的代碼,，包括異常處理程序和目標板初始化程序,；
④根據實例要求并結合原理圖,，編寫實現預期功能的代碼,，即通常的執(zhí)行代碼，代碼文件保存為“main．C”,。
通常為了節(jié)省開發(fā)的時間,，一般用設計好的工程模板，這里使用LPC2100系列工程模板,。模板中包含LPC2100系列ARM7微控制器的啟動文件,，包括 STACK．S、HEAP．S,、STARTUP．S和TARGET．C,；模板還包含LPC2100系列ARM7微控制器的頭文件，分散加載描述文件(如 mem_a．scf、mem_b．scf和mem_c．scf)等等,。這樣在以后的程序代碼編寫時就可以直接使用這些工程模板,，而不用再編寫初始、啟動等程序代碼了,，只需根據不同的要求編寫“main．C”就行了,，因而節(jié)省了大量時間，大大提高了工作效率,。
這里主要說明“main．C”的編寫,，要實現的功能是使用硬件SPI接口輸出0～F的數據，通過74HC595控制LED數碼管顯示0～F字符,，同時控制4個LED顯示對應的十六進制數,。程序源代碼如下：
4 仿 真
用 ADS集成開發(fā)環(huán)境進行程序的編譯連接設置，ADS集成開發(fā)環(huán)境是Arm公司推出的ARM核微控制器集成開發(fā)工具,，英文全稱為ARM Developer Suite,，成熟版本為ADS1．2。ADS1．2支持ARM10以前的所有ARM系列微控制器,，支持軟件調試,，支持匯編、C和C++源程序,，具有編譯效率高,、系統(tǒng)庫功能強等特點。打開ADS1．2集成開發(fā)環(huán)境CodeWarrior IDE,，使用事先加入的工程模板建立一個新的工程spi．mcp,，把以上編好的代碼文件main．c添加進工程。進行相關設置后,，選擇 Projeet→Make命令,，編譯并連接工程，生成spi．hex文件,。
在原理圖中雙擊微控制器LPC2106,，出現一屬性設置窗口Edit Component，如圖2所示,。在其中的ProgramFile中添加上面生成的spi．hex文件的路徑,，單擊OK完成設置。
點擊原理圖左下角的運行按鈕即開始仿真運行,。數碼管顯示SPI發(fā)送的O～F的數據,，LED顯示的是相對應的十六進制值。仿真結果完全符合設計要求,。
結 語
本文結合一個簡單的SPI接口實驗詳細說明了Proteus在ARM開發(fā)中的應用,?？梢钥闯觯琍roteus功能十分強大,，能仿真各種數字模擬電路,，且操作簡單，使用方便,。使用Proteus進行ARM的虛擬開發(fā),，不僅可以減少實驗硬件資本的投入，還突破了實際開發(fā)板中實驗內容的局限性,，使開發(fā)者能夠充分發(fā)揮自身的主動性,。使用Pro—teus仿真進行系統(tǒng)虛擬開發(fā)成功之后再進行實際制作，無疑可以提高開發(fā)效率,、降低開發(fā)成本、提升開發(fā)速度,，具有較高的推廣應用價值,。