symulacja ukladow.pdf

Politechnika Zielonogórska

w Zielonej Górze

Instytut Informatyki i Elektroniki

Laboratorium Podstaw Techniki Cyfrowej

OrCAD/VST

Symulacja układów-

podstawowe operacje

1. Co to jest symulacja komputerowa ?

W sytuacji, gdy projektowane są coraz bardziej złożone układy elektroniczne symulacja

komputerowa nabiera wciąż większego znaczenia. Pozwala przede wszystkim uniknąć

kłopotliwego i skomplikowanego montowania prototypów. Symulacja komputerowa jest

odpowiednikiem montowania układu prototypowego z tą różnicą, że całe testowanie układu

odbywa się w sposób symboliczny na modelu utworzonym ze schematu układu. Do

symulacji potrzebne są następujące elementy układu:

•

schemat układu (przetworzony w odpowiedni dla danego programu symulacyjnego

sposób),

wymuszenia, czyli wartości sygnałów wejściowych podawane w trakcie symulacji

w chwilach określonych przez projektującego układ.

W Laboratorium Podstaw Techniki Cyfrowej wykorzystywany jest program SIMULATE

wchodzący w skład pakietu OrCAD/VST.

2. Przygotowanie schematu do symulacji

Symulacja układu cyfrowego przedstawionego w postaci schematu utworzonego przy

użyciu programu DRAFT wymaga przeprowadzenia dodatkowych operacji. Związane są

one z zapewnieniem poprawności graficznej i elektrycznej układu, numeracją

poszczególnych elementów oraz koniecznością przedstawienia schematu w postaci

tekstowej. Operacje te wykonywane są poprzez wywołanie odpowiednich programów

należących do pakietu OrCAD/SDT.

2.1 ANNOTATE

Program ANNOTATE służy do numerowania wszystkich elementów katalogowych

znajdujących się na schemacie. Uruchomienie tego programu nie jest konieczne w

przypadku ponumerowania tychże elementów indywidualnie podczas tworzenia schematu.

Uruchomienie programu następuje przez wywołanie:

annotate przyklad.sch /m/o/q

W tym przypadku wszystkie elementy znajdujące się na schemacie przyklad.sch zostaną

ponumerowane w tej samej kolejności, w jakiej zostały umieszczone na schemacie.

Schemat ten zostanie potraktowany jako jednoarkuszowy (przełącznik /o), numery będą

wprowadzone na schemat (przełącznik /m) zaś sam program będzie wyświetlał jedynie

informacje niezbędne dla użytkownika (praca w trybie cichym - przełącznik /q).

•

2.2 CLEANUP

Przed rozpoczęciem symulacji niezbędne jest zagwarantowanie poprawności graficznej

i elektrycznej schematu. Pierwszy przypadek związany jest najczęściej z umieszczeniem

dwóch elementów w jednym miejscu na schemacie (co nie jest widoczne na schemacie,

amożeprowadzić do błędnego działania układu podczas symulacji). Zalecany sposób

wywołania:

cleanup przyklad.sch /o/q

Znaczenie przełączników jest takie samo, jak w przypadku ANNOTATE.

Jeżeli program nie wyświetli żadnych komunikatów schemat jest poprawny od strony

graficznej. Jakiekolwiek komunikaty oznaczają błędy, przy czym niektóre z nich (np.

podwójne połączenia przewodów) usuwane są automatycznie, a inne użytkownik musi

poprawić sam programem DRAFT. Ta druga sytuacja sygnalizowana jest komunikatem

<<Duplicates Found - needed to be corrected by DRAFT>>

na końcu działania programu. Oznacza to, żenależywywołać program DRAFT i poprawić

błędne miejsca (usunąć podwójne bramki itp.). O tym, gdzie takie sytuacje wystąpiły

informuje program CLEANUP w wyświetlanych komunikatach postaci

Duplicate found at X=... Y=...

XiYokreślają pozycję kursora na schemacie.

Uwaga: po poprawieniu schematu należy jeszcze raz ponumerować elementy (program

ANNOTATE) !

2.3 ERC

Schemat, który jest poprawny graficznie możezawierać błędy elektryczne, np. zwarte

wyjścia bramek TTL czy nie podłączone wejścia układów. Sprawdzenie poprawności

elektrycznej odbywa sie poprzez wywołanie programu ERC:

erc przyklad.sch /o/q

Nawet w trybie cichym program ERC wyświetla zawartość tabelki schematu. Jeżeli poniżej

tych danych nie pojawiły siężadne komunikaty oznacza to, że schemat jest poprawny

elektrycznie i można przejść do dalszych operacji. Jeśli jednak pojawiły się komunikaty,

najprawdopodobniej trzeba będzie poprawić schemat. Najczęściej występującym tu

komunikatem jest

<<Warning>> Input has no driving source - U2A, I1

Oznacza on ostrzeżenie, że na jednym z wejść podanego elementu (w tym przypadku U2A)

brak podłączonego sygnału. Przyczyna możebyć dwojaka - wejście umyślnie nie zostało

podłączone (np. wykorzystuje się tylko trzy wejścia w bramce czterowejściowej) i wówczas

nie wymaga to żadnych poprawek lub na wejście podłączono błędnie połączenie. Zwykle

jest to wynikiem nałożenia przewodu na końcówkę elementu (co nie jest dozwolone). W

takim przypadku niezbędne jest uruchomienie programu DRAFT, usunięcie błędnie

narysowanego przewodu i ponowne narysowanie go (tym razem bez nakładania na

wyprowadzenie elementu). Uwaga: możliwe jest także, że przewód nałożony jest nie na

podane wejścieelementu,alenakońcówkę poprzedzającego elementu.

W komuniaktach ERC wejścia układów numerowane są zwykle od góry, począwszy od

numeru I0 (czyli gdyby element U2A był trójwejściową bramką AND, to I1 oznaczałoby

środkowe wejście).

2.4 INET

Schemat w postaci graficznej - takiej jak zapisuje go DRAFT - nie jest zrozumiały dla

symulatora. Z tego też względu musi być przekształcony na postać tekstową (tzw. listę

połączeń), zgodną z ustalonym standardem. SłużydotegoprogramINET:

inet przyklad.sch przyklad.inf /o/p/q

Pierwszym z parametrów wywołania jest nazwa schematu, drugim zaś nazwa pliku, do

którego ma być zapisana lista połączeń.Przełącznik /p powoduje, żewliście używane są

numery wyprowadzeń elementów scalonych, a nie nazwy portów nadane przez

użytkownika (taki jest wymóg symulatora).

3. Uruchomienie symulacji

Uruchomienie symulatora odbywa się przez wywołanie

simulate

z katalogu roboczego. Program zgłasza się winietą tytułową taką samą,jakwprzypadku

programu DRAFT. Aby przejść do wykonywania symulacji należy dwukrotnie wcisnąć

dowolny klawisz (po pojawieniu się komunikatu :::press any key to continue::: u góry

ekranu).

Po zniknięciu winiety tytułowej i informacji o prawach autorskich pojawi się pusta tabela

symulacji oraz komunikat u góry ekranu:

Enter Netlist Input file name (NULL=exit Program) ?

Należy wprowadzić w tym miejscu nazwę pliku zawierającego listę połączeń (przyklad.inf).

Można podać samą nazwę pliku, bez rozszerzenia (program domyślnie przyjmie

rozszerzenie .inf). Jeżeli zostanie wciśnięty klawisz <Enter> bez podawania nazwy pliku,

program zakończy działanie i powróci do DOS.

Wprowadzenie nazwy listy połączeń program sygnalizuje pytaniem o potwierdzenie

podanej nazwy, np.

U:\15A\PRZYKLAD.INF ?

Potwierdzenie następuje po wciśnięciu klawisza <Y> (lub wybraniu opcji Yes z menu).

Wciśnięcie <N> lub wybranie opcji No umożliwia wprowadzenie nowej nazwy.

Program wprowadza wybraną listę połączeń,poczymwyświetla pytanie o nazwę pliku

z wymuszeniami:

Enter Stimulus file name ?

Standardowo plik ten ma rozszerzenie .STM i podobnie jak w przypadku listy połączeń

można podać samą nazwę pliku, np. przyklad. Pliku tego nie można stworzyć inaczej niż w

programie SIMULATE. Z tego też względu przy pierwszym wywołaniu symulatora dla

danego projektu plik wymuszeń nie zostanie wczytany (bo go po prostu nie ma), co

program zasygnalizuje komunikatem

Stimulus File Not Found. Type any key to continue

Po wciśnięciu dowolnego klawisza zostanie uruchomiony edytor wymuszeń (STIMULUS

EDITOR).

4. Wymuszenia

Oprócz samego schematu (podanego w postaci listy połączeń) do przeprowadzenia

symulacji niezbędne są jeszcze wymuszenia, czyli wartości sygnałów wejściowych

podawane w wybranych momentach czasu w celu obserwacji reakcji układu. Wymuszenia

mogą być podawane w dwojaki sposób - w postaci przebiegów czasowych poszczególnych

sygnałów wejściowych oraz w postaci wektorów testowych.

4.1 Przebiegi czasowe

Najczęściej wykorzystywanym sposobem zadawania wymuszeń dla układu są przebiegi

czasowe sygnałów wejściowych czyli specyfikacja zmian ich wartości wraz z określeniem

czasu, w którym zmiany te następują.Załóżmy na przykład, żejedną ze zmiennych

wejściowych jest ENABLE. Chcemy, aby początkowo miała ona wartość 0, po 150 ns

zmieniła wartość na 1, zaś w chwili 560 z powrotem na 0. W tym celu musimy dodać

sygnał ENABLE do listy wymuszeń wraz ze specyfikacją zmianjegowartości:

4.1.1 Dodanie sygnału do listy wymuszeń

Po uruchomieniu edytora wymuszeń (co następuje automatycznie po wprowadzeniu

nieistniejącej nazwy pliku z wymuszeniami lub wywołaniu opcji Edit Stimulus z menu

głównego) można dodać nowy sygnał do listy wymuszeń. W tym celu należywywołać

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: