基于Protues的Arduino学习笔记01-Arduino UNO实验板设计
2013-05-13 20:13阅读：
新浪博客
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【注】：在仿真情况下，不需要bootloader去引导程序下载，只需要将Arduino IDE编译生成的HEX文件导入ATmega328P单片机即可。
以上对Arduino UNO的介绍摘自网上，通过这些介绍，我们可以知道Arduino UNO的资源分配情况。图1为Arduino UNO的引脚图，从图中我们可以清楚地看出ATmega328P的物理引脚与Arduino所定义的功能之间的关系，从而可以将功能引脚标注出来。
图1 Arduino UNO与ATmega328P引脚关系图【文献2】
Protues软件是英国Labcenter Electronics公司出版的EDA工具软件，不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件，是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具【文献3】。
下面我们打开protues 7.10软件，进入元器件的选择，在元器件一栏中输入“ATmega328P”,并选取ATmega328P单片机，如图2所示。然后，在元器件一栏中输入“RES”，选取电阻，如图3所示。接着，在元器件一栏中输入“LED-GREEN”，选取绿色的LED灯（你也可以选择红色或者黄色的），如图4所示。最后，在元器件一栏中输入“COMPIM”，并添加到元器件域中,如图5所示。
图2 选取ATmega328P控制器
图3 选取RES（电阻）
图4 选取LED-GREEN指示灯
图5 选取“COMPIM”串口通讯接口
将上述的元器件从选择框里放置到面板上，此处需要注意放置的位置需要合理，方便连线。可以双击元器件之后，选择将相应的元器件左旋、右旋、X对称或Y对称等。放置ATmega328P、RES、LED-GREEN、COMPIM并调整位置之后的布局如图6所示。
图6 元器件放置后的布局
元器件在合适的位置放置好了之后，需要将响应的管脚进行连接，连接之后的Arduino UNO实验板如图7所示。此时，已经初见UNO的样子了，然后还需要对其进行修饰，修饰之后的Arduino UNO实验板如图8所示。
图7 连线之后的Arduino UNO
图8 经过修饰之后的Arduino UNO
上面的这些工作已经完成了硬件搭建，但是要能正常的进行仿真还需要对仿真环境进行一下设置。首先，更改ATmega328P的参数，单击ATmega328P单片机，会弹出如图9所示的设置选框，对标注的地方进行修改，改为如图10所示的参数。
图9 ATmega328P初始设置
图10 ATmega328P更改后的设置
设置好了ATmega328P的参数之后，基本就完成了仿真环境的设置。另外，还需要对串口通讯接口进行设置，串口初始设置如图11所示，需要将波特率改为9600【注】。我们在设置时，还将串口号改为了COM2，如图12所示。因为在使用串口助手进行程序调试的时候，串口助手的端口号都一般默认为COM1，这样设置之后就可以直接打开串口助手使用，可以很方便的进行串口通讯与调试。其实，这也是在偷懒，不想每次都更改串口端口号。
【注】：9600为常用波特率，当然你也可以选择其他波特率，但是两个波特率必须要相同，否则不能通讯。
图11 COMPIM初始设置
图12 COMPIM更改后的设置
到这里，protues仿真环境下的工作就全部完成了，当然要想在protues里面仿真Arduino UNO还需要完成以下几个步。
1、安装虚拟串口程序Virtual.Serial.Port.Driver
安装完成之后并新建两个虚拟串口，这两个串口是相通的，也就说他们连接在一起。一般情况下，生成串口都为COM1和COM2，如果不包含上面COMPIM设置的串口号，还需要将COMPIM中的串口号改为虚拟生成的串口号之一，另一个作为串口助手使用的串口号。
2、更改Arduino IDE中的参数
图13 Arduino IDE的参数设置
图14 Arduino IDE的具体设置
下面来一个点灯示例，验证我们设计的实验板是否能够仿真Arduino UNO的实际运行。
参考文献：
文献1：http://kb.open.eefocus.com/index.php?title=Arduino_Uno
文献2：http://www.geek-workshop.com/forum.php?mod=viewthread&tid=3499
文献3：http://baike.baidu.com/view/1639293.htm
文献4：http://www.eefocus.com/zhang700309/blog/12-10/287570_57f22.html
【注】：在仿真情况下，不需要bootloader去引导程序下载，只需要将Arduino IDE编译生成的HEX文件导入ATmega328P单片机即可。
以上对Arduino UNO的介绍摘自网上，通过这些介绍，我们可以知道Arduino UNO的资源分配情况。图1为Arduino UNO的引脚图，从图中我们可以清楚地看出ATmega328P的物理引脚与Arduino所定义的功能之间的关系，从而可以将功能引脚标注出来。
图1 Arduino UNO与ATmega328P引脚关系图【文献2】
Protues软件是英国Labcenter Electronics公司出版的EDA工具软件，不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件，是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具【文献3】。
下面我们打开protues 7.10软件，进入元器件的选择，在元器件一栏中输入“ATmega328P”,并选取ATmega328P单片机，如图2所示。然后，在元器件一栏中输入“RES”，选取电阻，如图3所示。接着，在元器件一栏中输入“LED-GREEN”，选取绿色的LED灯（你也可以选择红色或者黄色的），如图4所示。最后，在元器件一栏中输入“COMPIM”，并添加到元器件域中,如图5所示。
图2 选取ATmega328P控制器
图3 选取RES（电阻）
图4 选取LED-GREEN指示灯
图5 选取“COMPIM”串口通讯接口
将上述的元器件从选择框里放置到面板上，此处需要注意放置的位置需要合理，方便连线。可以双击元器件之后，选择将相应的元器件左旋、右旋、X对称或Y对称等。放置ATmega328P、RES、LED-GREEN、COMPIM并调整位置之后的布局如图6所示。
图6 元器件放置后的布局
元器件在合适的位置放置好了之后，需要将响应的管脚进行连接，连接之后的Arduino UNO实验板如图7所示。此时，已经初见UNO的样子了，然后还需要对其进行修饰，修饰之后的Arduino UNO实验板如图8所示。
图7 连线之后的Arduino UNO
图8 经过修饰之后的Arduino UNO
上面的这些工作已经完成了硬件搭建，但是要能正常的进行仿真还需要对仿真环境进行一下设置。首先，更改ATmega328P的参数，单击ATmega328P单片机，会弹出如图9所示的设置选框，对标注的地方进行修改，改为如图10所示的参数。
图9 ATmega328P初始设置
图10 ATmega328P更改后的设置
设置好了ATmega328P的参数之后，基本就完成了仿真环境的设置。另外，还需要对串口通讯接口进行设置，串口初始设置如图11所示，需要将波特率改为9600【注】。我们在设置时，还将串口号改为了COM2，如图12所示。因为在使用串口助手进行程序调试的时候，串口助手的端口号都一般默认为COM1，这样设置之后就可以直接打开串口助手使用，可以很方便的进行串口通讯与调试。其实，这也是在偷懒，不想每次都更改串口端口号。
【注】：9600为常用波特率，当然你也可以选择其他波特率，但是两个波特率必须要相同，否则不能通讯。
图11 COMPIM初始设置
图12 COMPIM更改后的设置
到这里，protues仿真环境下的工作就全部完成了，当然要想在protues里面仿真Arduino UNO还需要完成以下几个步。
1、安装虚拟串口程序Virtual.Serial.Port.Driver
安装完成之后并新建两个虚拟串口，这两个串口是相通的，也就说他们连接在一起。一般情况下，生成串口都为COM1和COM2，如果不包含上面COMPIM设置的串口号，还需要将COMPIM中的串口号改为虚拟生成的串口号之一，另一个作为串口助手使用的串口号。
2、更改Arduino IDE中的参数
图13 Arduino IDE的参数设置
图14 Arduino IDE的具体设置
下面来一个点灯示例，验证我们设计的实验板是否能够仿真Arduino UNO的实际运行。
参考文献：
文献1：http://kb.open.eefocus.com/index.php?title=Arduino_Uno
文献2：http://www.geek-workshop.com/forum.php?mod=viewthread&tid=3499
文献3：http://baike.baidu.com/view/1639293.htm
文献4：http://www.eefocus.com/zhang700309/blog/12-10/287570_57f22.html