Multsim MCU模块指南

只看该作者 · 2012-3-7 11:16

1 概览
本指南使用的文件随NI电路设计套件软件一起安装，位于...\samples\Getting Started中。
本指南采用Getting Started MCU.ms10，由于需要，该文件存取了LCDWorkspace文件夹中的内容。
LCD图形显示电路的例子，描述了基于Toshiba T6963C控制器和外部显示RAM的Multisim中，PIC微控制器对图形LCD显示元件的控制。为了控制LCD的显示，微控制器通过LCD数据线和控制线，将信号发送至LCD。为微控制器编写的软件程序决定了管脚电平的高低，以发送命令或数据到LCD显示。

2 关于指南
LCD U2的数据线连接到微控制器U1的RB0 – RB7管脚。LCD 的控制线连接到微控制器的RA0 – RA2管脚。MCU U1与LCD U2通过这些连线进行通信。数据并行发送到U2，控制线上的数据决定了时序和发送的数据类型（即地址或数据）。
LCD图形显示有三种操作模式：文本模式、图形模式和文本图形混合模式。该例子描述了文本图形混合模式下对LCD图形显示的控制。MCU运行的软件包含在MCU的工作空间中，在Design Toolbox中显示为LCDWorkspace。该工作空间中有一个名为project1的工程，这个工程只包含一个源代码文件main.asm。
?? 如何查看文件：
1．在Design Toolbox中双击main.asm。在工作空间中会弹出一个名为main.asm的标签页，显示汇编程序。

?? 选择MCU/Show Line Numbers可以显示行号。
?? 仿真该电路：
1．选择Simulate/Run。如果先前没有构建程序，将弹出一个对话框，提示结构体中不包含数据，询问是否需要建立一个程序。单击Yes。创建的结果显示在Spreadsheet View中的Result选项卡中。如果没有错误或警告，则程序创建成功。（范例程序应当没有错误）。
该程序在文本模式下显示字符串“Graphical LCD T6963C for Multisim”；然后LCD切换到图形模式，在文本的上方以点阵方式画出一个倒置的“V”。
字符串显示后，文本先向右滚动随后向左。这是通过移动LCD显示中的文本缓冲器的起始地址实现的。这同时表明了LCD中包含两个缓冲器，一个用于存储图形，另一个用于存储文本。这还显示了LCD的其他特性，例如文本闪烁、字符擦除等。周期地执行LCD显示程序，以显示所有这些效果。
?? 选择Simulate/Stop停止仿真。
.2.1 理解汇编程序
常量和数据
为了让程序便于理解，在程序的开始，采用常量对LCD显示命令和MCU中存储地址和数据的临时缓冲区进行预定义：

对某些微控制器，LCD上显示的文本存储在数据表中，但是没有PIC汇编指令允许你直接录址程序存储器中的数据，因此，可以将值装载到W寄存器，这样可以编写一个基于索引以返回字符串值的程序。RETLW指令装载一个常数到W寄存器，并在这条指令中执行RETURN。
TXPRT程序获取在LCD上显示的文本数据。LCD显示的字符代码在T6963C控制器的参考手册中有相关定义（例如：字母“G”的代码是0x27，“r”是0x52）：

初始化
如下面程序段所示，初始化代码从START标签处开始。微控制器的管脚设为输出管脚，管脚状态都被复位。LCD显示元件由微控制器初始化，并设为图形文本混合模式。LCD的内部图形和文本缓冲器的起始地址分别设为0x0000和0x2941，这些地址决定了从什么地方开始显示缓冲区数据。最后，控制信号控制LCD显示信号的读写。

显示文本和图形
下面的程序通过MCU的控制线RA0到RA2向LCD发送图形显示指令，通过数据线向LCD发送图形显示数据。

例如：上面是摘自程序中主循环的一段程序，将TXPRT子程序中定义的字符串以文本模式发送到LCD进行显示。
下面的代码将LCD设为自动写模式：
MOVLW CMD_AWRON
MOVWF CMD_BUFFER
CALL CMD
从此处开始，程序开始计数，执行LOOP_READ_DATA2 循环35次。该循环调用TXPRT子程序重新获取文本数据并将其装载到W寄存器中，然后再调用子程序ADT。在ADT子程序中调用SEND_DATA，将W寄存器中的值写到端口B，等待发送到LCD的数据线上。一旦数据发送成功，微控制器端口A发送适当值至LCD的控制线，让其知道可以读数据了。所有子程序在调用完后，最终都返回至下一条指令。不断重复直至所有的35个字符都发送出去。上面程序段的最后三条指令，是在循环退出时关闭LCD的自动写模式。

下面的几条指令在图形显示模式下，画出水平线和斜线。

3 高级特性
本节逐步演示Multisim MCU模块的调试功能。重要的是，应完全按照本文顺序执行下列步骤，否则，说明将不再适用。当你理解了断点和单步执行的特性，你就可以探究高级MCU调试技巧。
4.3.1 调试视窗概览
不管是用C或者汇编来编写一个微控制器程序，都要将源代码文件(.asm, .inc, .c, .h)作为MCU工作区的一部分。反过来，这些文件都可以源代码窗口中进行编辑。
?? 进入源代码窗口：
1．在Design Toolbox中的MCU工作空间中双击文件名（如：main.asm）。
仿真过程中，附加的调试信息可帮助理解MCU内部所发生的事件。例如，通过切换观察，你可以看到高级语言源代码的执行过程，也可以看到汇编指令代码中的事件。其中汇编指令代码还显示了正由MCU执行的指令的真实操作码。
源代码视窗无法显示所有信息。不过，电路设计中的每一个MCU元器件都有自己的Debug View，可以显示调试信息。
?? 进入调试窗口
1．选择MCU/MCU PIC 16F84A U1/Build
注意：调试视窗只有在成功编译好代码后才可见，所以前述步骤仅须执行一次。

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2．选择MCU/MCU PIC 16F84A U1/Debug View
或者
在Design Toolbox的MCU工作空间中，在项目上右击相关菜单。

在原理图输入空间中打开另一个标签Degug(<MCU的参考标号>），本例中就是Debug(U1)。

采用Debug View顶部的顺序列表，选择由Multsim内部生成的反汇编指令，或选择由汇编器或者编译器生成的列表文件（列表文件的格式取决于编写代码的工具）。
在LCD图形显示的例子中，代码使用汇编语言编写并由汇编工具编译。微芯片汇编器生成一个列表文件(.lst)，其中包含每一个汇编指令的所有操作码。调试列表窗口显示该列表文件的信息。Multisim采用内部的反汇编器将操作码反汇编成汇编指令。
本例中无须这种格式，因为调试列表包含了所有必需信息。当MCU工程仅装载了机器码(.hex)时，这时反汇编窗口将显示反汇编操作码指令，以便观察MCU中发生的事件。因为这种类型的MCU工程没有列表文件，所以反汇编窗口是非常有用的。
3.2 增加断点
无论仿真停止后或者正在仿真中，都可在源代码窗口中增加断点。有两种方法可增加断点：
一种是在源代码窗口中增加断点。本例中，原理图输入工作区中的main.asm是唯一可视的源代码窗口。
注意：如果MCU设计包含不止一个文件，则每一个源代码文件都有一个源代码窗口。
另一种方法是在Debug View窗口中设置断点。你可以在反汇编或调试列表窗中设置断点。但是本例中，仅使用调试列表视窗。

?? 在源代码视窗中增加断点：
1．创建MCU工作空间。
2．打开U1的Debug View。
3．在Debug Toolbox中双击main.asm。
4．滚动至START标签下的第一行语句：BCF STATUS, RP0
5．双击main.asm窗口中BCF STATUS, RP0语句的左边第一列（灰色）。将在该位置出现一个红色圆点，表明在该行语句设置了一个断点。
6．选择Simulate/Run。仿真在设置了断点的地方自动暂停。Simulate/View自动以黄色箭头指示MCU程序暂停的地方。
?? 删除断点：
1．双击Debug View或main.asm源代码视窗中的的断点或选择MCU/Remove all breakpoints，删除所有断点。
注意：可以用与源代码视窗中一样的方法，在Debug View中增加和删除断点。
3.3 断点和单步执行
1．选择MCU/Remove all breakpoints删除所有断点。
2．进入电路设计视窗(即Getting Started MCU标签)，然后选择Simulate/Run。图形LCD元器件上开始显示字符串“Graphical LCD T6963CC for Multisim”。
3．选择Simulate/Pause。
4．进入U1的Debug View，注意到调试列表视窗中，最左列的黄色箭头指示MCU停止执行地方的代码语句。

5．选择MCU/MCU PIC16F84A U1/Memory View，观察微控制器U1内部的存储器当前状态。注意到IROM段程序计数器PC的值比黄色箭头指向的代码语句的地址大1。（在上图中，Debug View中的地址是192，而Memory View中的PC值是193）。
注意：当你在MCU还没有结束当前命令时就暂停仿真，则程序计数器的值将与地址值一致。
你还可以通过Memory View中的其他段来观察微控制器中存储器其他部分的值。
6．单击Simulation工具条中的Step into按钮。
7．执行当前指令，在下一条指令处仿真暂停。
8．选择Simulate/Stop。
点和跳出
1．在SEND_DATA子程序中的MOVWF PORTB处放置断点。
2．选择Simulate/Run。仿真将在断点处暂停。
3．单击Simulation中的Step out按钮，跳出SEND_DATA子程序。
4．仿真继续执行SEND_DATA中所有剩下的指令，然后在调用SEND_DATA子程序的那条语句后的第一条指令处暂停。
4.3.5 断点和单步进入
1．选择MCU/Remove all breakpoints。
2．在调用SEND_DATA的地方（刚刚从此处跳出），就在黄色箭头的上方，放置一个断点。
3．选择Simulate/Run。仿真将在刚才设置断点的地方暂停。
4．单击Simulation工具条上的Step Into按钮。仿真将在SEND_DATA子程序内部暂停。
3.6 断点和单步跳过
1．选择Simulate/Run。仿真将在前面设置的同一个断点处暂停，即调用SEND_DATA子程序的地方。
2．单击Simulation工具条上的Step Over按钮。执行整个SEND_DATA子程序，仿真将在指令CALL SEND_DATA后的一条指令处暂停。
行到光标所在位置
1．选择MCU/Remove all breakpoints。
2．我们已知SEND_DATA子程序将被再次调用以发送数据到LCD显示上，所以单击该子程序内部的一条指令。
3．单击Simulation工具条上的Run to Cursor按钮。仿真一直运行，直至MCU到达SEND_DATA子程序内部单击过的指令处。然后仿真暂停，并将黄色箭头放置在该语句处。