利用單片機(jī)對(duì)外部串口電路控制的仿真驗(yàn)證研究設(shè)計(jì)

1 引言

功能仿真主要驗(yàn)證被驗(yàn)證電路功能的正確性，主要分RTL級(jí)仿真與netlist的仿真。Netlist又分為DC輸出和As 輸出。由于neflist的仿真帶sdf文件（延時(shí)信息），所以要比RTL的仿真準(zhǔn)確，而且越到流程的后端，仿真的延時(shí)信息越真實(shí)，仿真結(jié)果越接近實(shí)際。

2 驗(yàn)證方案的確定

本次設(shè)計(jì)的驗(yàn)證方案是根據(jù)單片機(jī)對(duì)外部串口電路的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，驗(yàn)證方案的基本框圖如圖1所示。

圖1 82C52測(cè)試平臺(tái)

3 仿真所要準(zhǔn)備的文件

RTL（Pre sire）：testbench（仿真激勵(lì)），Design（被仿真的設(shè)計(jì)）DC_ netlist：testbench（仿真激勵(lì)），Design（被仿真的設(shè)計(jì)），saf（延時(shí)信息，由DC寫出），Simulationlibrary

Astro_ netlist（post sim）：testbench（仿真激勵(lì)），Design（被仿真的設(shè)計(jì)），Sdf（延時(shí)信息，由寫出），Simulation library

仿真的主要工具是VCS，主要命令是：》VC$testbeneh．v design．v—RI—M，同時(shí)還要進(jìn)行代碼覆蓋率的分析。由于在最開始的時(shí)候?qū)懙膖estbench覆蓋率一定不全，所以需要后來(lái)的不斷完善來(lái)提高代碼覆蓋率以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。用VCS做代碼覆蓋率分析的主要命令是：在編譯時(shí)加入可選項(xiàng)一cmline+tsl+FSM+eond，這是四種覆蓋率，可以根據(jù)需要只選其中的一個(gè)或幾個(gè)；VCS—cm—PP gui察看覆蓋率的結(jié)果。

4 testbench的編寫

把82C52與8032以及一些外圍接口電路連接在一起組成一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，通過(guò)匯編程序來(lái)控制82C52以達(dá)到仿真的目的。所以testbeneh的編寫也主要是完成這個(gè)簡(jiǎn)單系統(tǒng)的搭建，讀取事先編好的單片機(jī)匯編指令就可以了。

5 82C52功能描述

（1）復(fù)位

上電后，復(fù)位輸人為高，82C52在兩個(gè)Ix時(shí)鐘周期內(nèi)進(jìn)行初始化并進(jìn)入空閑模式直到程序?qū)懭恕?/p>

復(fù)位輸人為高電平時(shí)，復(fù)位內(nèi)部波特率發(fā)生電路的時(shí)鐘計(jì)數(shù)器和位計(jì)數(shù)器。BRSR不受影響（第7位除外）；清零USR（TC和TBRE除外）；清零MCR；全部的離散信號(hào)、內(nèi)存單元和各種邏輯寄存器位都被清零和關(guān)閉。接著清除復(fù)位狀態(tài)（RST=0），82C52仍然保持空閑模式直到程序?qū)懭恕?/p>

仿真時(shí)，首先驗(yàn)證Reset的正確性：

Hardware Reset：上電后，82C52的Reset輸人端必須保證至少兩個(gè)時(shí)鐘周期的高電平來(lái)初始化82C52使它進(jìn)人空閑模式。復(fù)位引起的操作有：

①?gòu)?fù)位內(nèi)部波特率發(fā)生器的時(shí)鐘計(jì)數(shù)和位計(jì)數(shù)，將Band Rate Select Register（BRSR）的第七位復(fù)位為0。@USR中除了TC和TBRE兩位被置位其余位被清零，MCR被清零，其它相關(guān)的存儲(chǔ)器、寄存器等也都被清零或設(shè)為無(wú)效，但要注意復(fù)位不影響UCR。復(fù)位后空閑模式會(huì)一直保持直到對(duì)82C52編程改變它的這種模式。此種復(fù)位不影響B(tài)RSR、UCR。

Software Reset：首先讀出USR、RBR中的數(shù)據(jù)來(lái)清除殘余的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，以免造成并發(fā)或重復(fù)控制，然后通過(guò)設(shè)置UCR、BRSR、MCR三個(gè)寄存器的值，使82C52恢復(fù)到空閑狀態(tài)。

（2）編程

編程前需要設(shè)置的寄存器有BRSR、MCR和UCR來(lái)初始化82C52，但要注意MCR要最后設(shè)置。

UCR：設(shè)置幀格式，DO位設(shè)置停止位的位數(shù)，當(dāng)DO=0時(shí)，停止位是1位，當(dāng)DO=1時(shí)，如果數(shù)據(jù)是8位的，停止位是1．5位，數(shù)據(jù)位是5位，停止位是1位，數(shù)據(jù)位是6、7位，停止位是2位。D3、D2、D1位設(shè)置奇偶校驗(yàn)位。D5、D4為設(shè)置數(shù)據(jù)位數(shù)，00=5bits，01=6bits，10：7bits，11=8bits。最高兩位為保留位設(shè)置為0。

BRSR：設(shè)置波特率，D1、Do兩位控制第一次分頻，00=／1，01=／3，10=／4，11=／5，D6到D2位控制第二次分頻有18種，所以一共有72種分頻方法，經(jīng)兩次分頻后的頻率為82C52最后用的頻率的16倍。

MCR：可以選擇82C52的工作模式、中斷控制、接收發(fā)送申請(qǐng)等命令。DO為請(qǐng)求發(fā)送控制位，低有效。Dl為終端準(zhǔn)備好控制位低有效。D2為允許中斷控制位，l為允許中斷。D5為允許接收控制位，1為允許接收，software Reset時(shí)此位設(shè)無(wú)效（0）。D6為允許終端中斷控制位，1允許中斷。D7必須設(shè)置為0保證82C52被正常設(shè)置。D3、D2為模式選擇控制位，00=Normal，01=Transmit Break，10=Echo mode。

到這里，82C52編程前的設(shè)置工作就完成了，并且這些設(shè)置都是通過(guò)匯編指令完成的。與接收和發(fā)送有關(guān)的寄存器有RBR和TBR，它們從DO 位到D7位依次為bitO到bit7，數(shù)據(jù)位數(shù)少于8時(shí)，RBR中有效數(shù)據(jù)外的其它高位被置成0，TBR中則被忽略。

SDI的數(shù)據(jù)串行進(jìn)入接收寄存器然后并行進(jìn)入接收緩沖寄存器，然后DR輸出端和USR中的標(biāo)志位DR都被置位。TRB的狀態(tài)由TBRE輸出端和USR中的flag TBRE標(biāo)志，TRB和TC都是空時(shí)由USR中的TC flag標(biāo)志。

USR：UART狀態(tài)寄存器，這個(gè)寄存器中的數(shù)據(jù)可以通過(guò)CPU讀取來(lái)清空并保持直到狀態(tài)再次發(fā)生改變。

MSR：終端狀態(tài)寄存器。

編程結(jié)束，82C52將準(zhǔn)備執(zhí)行通信功能。

控制寄存器可以被寫進(jìn)任何命令。MCR最后被寫入，因?yàn)樗刂浦袛嗍鼓?，遠(yuǎn)程設(shè)備控制輸出和接收使能位。一旦82C52編程且工作時(shí)，這些寄存器立即發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。表1示意了82C52內(nèi)部寄存器的控制信號(hào)。

利用單片機(jī)對(duì)外部串口電路控制的仿真驗(yàn)證研究設(shè)計(jì)

表1 82C52內(nèi)部寄存器的控制信號(hào)

82C52中斷結(jié)構(gòu)：

82C52有一個(gè)中斷輸出引腳，在MCR中有兩個(gè)控制位：MIEN和INTEN。如果這兩個(gè)標(biāo)志位設(shè)為無(wú)效，將不會(huì)引起中斷，如果MIEN無(wú)效，INTEN有效，則引起中斷的信號(hào)有RBRK、TC、OE、FE、PE（此時(shí)檢查上升沿），如果兩個(gè)都設(shè)為有效，則引起中斷的信號(hào)除了上面的還有DSR＼和CTS＼（上升沿和下降沿都有效）。

82C52可能發(fā)生中斷的條件有：

（1）SDI引腳接收到數(shù)據(jù)（RBRK？？）。

（2）發(fā)送數(shù)據(jù)完成（TC）。

（3）接收數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤，有錯(cuò)誤信息產(chǎn)生（OE、FE、PE）。

（4）終端控制信號(hào)發(fā)生變化（DSR＼、CTS＼）。

以上各個(gè)部分功能可以通過(guò)對(duì)8032的編程逐個(gè)驗(yàn)證，驗(yàn)證時(shí)準(zhǔn)備把輸出的數(shù)據(jù)保存與輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，正確就可以pass，不正確也可以定位是那一個(gè)寄存器或數(shù)據(jù)出錯(cuò)。