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        基于Protues的Arduino學習01-Arduino UNO實驗板設計

        作者:我不是奔跑哥   來源:我不是奔跑哥的blog   點擊數:  更新時間:2014年06月08日   【字體:

        本文將帶你使用protues 7.10搭建一個Arduino UNO的實驗板,方便以后在protues仿真軟件上進行Arduino的實驗。參考本文,你還可以自己動手構建出Arduino MEGA 2560等一系列Arduino開發平臺。

         

        Arduino UNOArduino USB接口系列的最新版本,是Arduino平臺的參考標準模板。Arduino UNO的處理器核心是ATmega328,同時具有14路數字輸入/輸出口(其中6路可作為PWM輸出),6路模擬輸入,Flash Memory 32KB (其中0.5KB用于bootloader【注】)、SRAM 2KB、EEPROM 1KB,工作時鐘 16 MHz【文獻1】。

        【注】:在仿真情況下,不需要bootloader去引導程序下載,只需要將Arduino IDE編譯生成的HEX文件導入ATmega328P單片機即可。

        以上對Arduino UNO的介紹摘自網上,通過這些介紹,我們可以知道Arduino UNO的資源分配情況。圖1Arduino UNO的引腳圖,從圖中我們可以清楚地看出ATmega328P的物理引腳與Arduino所定義的功能之間的關系,從而可以將功能引腳標注出來。

        圖1 Arduino UNO與ATmega328P引腳關系圖【文獻2】

        Protues軟件是英國Labcenter Electronics公司出版的EDA工具軟件,不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能,還能仿真單片機及外圍器件,是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具【文獻3】。

        下面我們打開protues 7.10軟件,進入元器件的選擇,在元器件一欄中輸入“ATmega328P,并選取ATmega328P單片機,如圖2所示。然后,在元器件一欄中輸入“RES”,選取電阻,如圖3所示。接著,在元器件一欄中輸入“LED-GREEN”,選取綠色的LED燈(你也可以選擇紅色或者黃色的),如圖4所示。最后,在元器件一欄中輸入“COMPIM”,并添加到元器件域中,如圖5所示。

        圖2 選取ATmega328P控制器

        圖3 選取RES(電阻)

        圖4 選取LED-GREEN指示燈

        圖5 選取“COMPIM”串口通訊接口

        將上述的元器件從選擇框里放置到面板上,此處需要注意放置的位置需要合理,方便連線?梢噪p擊元器件之后,選擇將相應的元器件左旋、右旋、X對稱或Y對稱等。放置ATmega328P、RES、LED-GREEN、COMPIM并調整位置之后的布局如圖6所示。

        圖6 元器件放置后的布局

        元器件在合適的位置放置好了之后,需要將響應的管腳進行連接,連接之后的Arduino UNO實驗板如圖7所示。此時,已經初見UNO的樣子了,然后還需要對其進行修飾,修飾之后的Arduino UNO實驗板如圖8所示。

        圖7 連線之后的Arduino UNO

        圖8 經過修飾之后的Arduino UNO

        上面的這些工作已經完成了硬件搭建,但是要能正常的進行仿真還需要對仿真環境進行一下設置。首先,更改ATmega328P的參數,單擊ATmega328P單片機,會彈出如圖9所示的設置選框,對標注的地方進行修改,改為如圖10所示的參數。

        圖9 ATmega328P初始設置

        圖10 ATmega328P更改后的設置

        設置好了ATmega328P的參數之后,基本就完成了仿真環境的設置。另外,還需要對串口通訊接口進行設置,串口初始設置如圖11所示,需要將波特率改為9600【注】。我們在設置時,還將串口號改為了COM2,如圖12所示。因為在使用串口助手進行程序調試的時候,串口助手的端口號都一般默認為COM1,這樣設置之后就可以直接打開串口助手使用,可以很方便的進行串口通訊與調試。其實,這也是在偷懶,不想每次都更改串口端口號。

        【注】:9600為常用波特率,當然你也可以選擇其他波特率,但是兩個波特率必須要相同,否則不能通訊。

        圖11 COMPIM初始設置

        圖12 COMPIM更改后的設置

        到這里,protues仿真環境下的工作就全部完成了,當然要想在protues里面仿真Arduino UNO還需要完成以下幾個步。

        1、安裝虛擬串口程序Virtual.Serial.Port.Driver

        安裝完成之后并新建兩個虛擬串口,這兩個串口是相通的,也就說他們連接在一起。一般情況下,生成串口都為COM1COM2,如果不包含上面COMPIM設置的串口號,還需要將COMPIM中的串口號改為虛擬生成的串口號之一,另一個作為串口助手使用的串口號。

        2、更改Arduino IDE中的參數

         Arduino編譯之后,Hex文件會自動刪除,而在Proteus仿真的Arduino單片機中,需要使用Arduino軟件產生的Hex文件,可是,Arduino  1.0默認使用完Hex文件會自動刪除的,所以取不到hex文件,為了取出hex文件,加載到Porteus中的單片機ATMEGA328P,需要修改如下:

         

        圖13 Arduino IDE的參數設置

        圖14 Arduino IDE的具體設置

         

          首先要在D盤建立一個文件夾,用來專門放置Hex文件,文件名可以隨便取名,我命名為Arduino_Hex,然后點擊Arduino軟件界面菜單欄的File->preferences,打開對話框,如圖6,把Show verbose output during的兩個參數項打勾,雙擊preferences.txt文件,找到文件所在位置,再雙擊,用記事本打開文件。這時要點擊Arduino界面preferences對話框下方的OK按鈕,接著關掉Arduino IDE編程界面。最后,在剛才打開的preferences文檔的最后一行編輯加入build.path=d:\Arduino_Hex,保存文檔。這樣以后您再編譯Arduino程序,就可以在d:\Arduino_Hex中,看到編譯的Hex目標文件了!疚墨I4】(此部分摘自宜昌城老張的博客)

        下面來一個點燈示例,驗證我們設計的實驗板是否能夠仿真Arduino UNO的實際運行。

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