NI Multisim下如何进行SPICE模型和8051 MCU的协同仿真

Multisim是基于SPICE的电路仿真软件，SPICE（Simulation Program with Intergrated Circuit Emphasis）是“侧重于集成电路的模拟程序”的简称，在1975年由加利福尼亚大学伯克莱分校开发。在Multisim9中，需要另安装MultiMCU进行单片机仿真。NI(National Instruments) Multisim10 将MuitiMCU称为MCU Module，不需要单独安装，可以与Multisim中的SPICE模型电路协同仿真，支持Intel/Atmel的8051/8052 和 Microchip的 PIC16F84a，典型的外设有RAM和ROM，键盘，图形和文字LCD，并有完整的调试功能，包括设置断点，查看寄存器，改写内存等。支持C语言，可以编写头文件和使用库，还可以将加载的外部二进制文件反汇编。Multisim10下载
　这里我们通过一个简单的带有复位功能的计数器的例子来说明在NI Multisim10中如何进行单片机开发以及如何与SPICE模型电路协同仿真。

MCU（Microcontroller Unit）即单片机是大家都比较熟悉并常用的电子器件，由于其广泛的应用，所以用单片机设计电路是电子技术人员必备的技能。对于初学者，可以先从软件仿真入手。我们知道利用Proteus软件可以进行单片机的软件仿真，Multisim同样也可以。

　如果你对Multisim比较熟悉，那一定对里面的安捷伦（Agilent）54622D混合信号示波器等仪器印象很深刻吧，因为它与真实的仪器面板和操作几乎完全一样。Multisim里象这种模仿实际仪器的还有安捷伦的33120A任意波形函数发生器和34401A万用表，泰克（Tektronix）的TDS2024四通道示波器。充分利用这些仪器，就好比拥有了一个真实的实验室，你可以用33120A任意波形函数发生器给单片机提供输入信号，用54622D或TDS2024示波器观看模拟信号，或用54622D的逻辑分析仪功能查看单片机多个管脚数字信号的输出。在下面的例子里我们将用54622D来观察复位信号。

搭建电路设置MCU
　建好的电路图如图1所示，各器件的名称等信息如附表所示。需要说明的是电路图中的单片机不用连接晶振也可以进行仿真，时钟频率（速度）的设置见下文。

图1 带复位功能的简单计数器的电路图

附表　　
搭建电路时，当将单片机U1放入电路图中时，会出现MCU向导，如图2所示。第一步，分别输入工作区路径和工作区名称。工作区名称任意，这里输入MCUCosimWS。第二步，如图3所示，在项目类型（Project type）下拉框有两个选项：标准(Standard)和加载外部Hex文件(Load External Hex File)，你可以在Keil等环境下编写汇编和C源程序，然后生成Hex文件，再通过“加载外部Hex文件”导入。限于篇幅这里选标准（Standard），接着在“编程语言”（Programming language）下拉框里会有两个选项：C和汇编（Assembly），如果选择C，则在汇编器/编译器工具(Assembler/Compiler tool)下拉框会出现Hi-Tech C51-Lite compiler，我们这里选择汇编（Assembly），则出现8051/8052 Metalink assembler。接下来在项目名称（Project name）里输入名称，如CosimProject。第三步，如图4所示，对话框里有两个选项：创建空项目（Create empty project）和添加源文件(Add source file)。选择添加源文件，点击完成。保存文件，键入M10Cosim作为文件名，然后查看“设计工具箱”(Design Toolbox)，应如图5所示。

　你可能更愿意用C来编写程序，而不是汇编，或两个都用，或还想引入外部Hex文件，这都可以通过用“MCU代码管理器”添加MCU项目来解决。在设计工具箱里右键单击MCUCosimWS，选择“MCU代码管理器”（MCU Code Manager），点击“新MCU项目”（New MCU Project）按钮，选择“项目类型”（Project Type），可以是标准（Standard）或加载外部Hex文件(Load External Hex File)，这里选“标准”，接着输入名称，如Cosim_C_Project，确定后就可以在MCU代码管理器对话框里进行下一步设置了，可以创建新文件，设置汇编器/编译器等等。如图6所示，这时已经多了一个Cosim_C_Project项目（未添加C代码源文件），前面图标空心的方框说明它不是“当前使用的项目”（Active MCU Project）。

图6用MCU代码管理器添加的新项目　　

编写并编译MCU源程序　　
双击CosimProject下的main.asm输入程序，程序清单及注释如下：

由于汇编器是Metalink assembler，详细的宏命令等可以参考其用户手册。编写好程序后，选择菜单MCU→MCU 8051 U1→Build，这里的下拉子菜单可能是“MCU 8051 U2”或“U3”，主要对应电路图中单片机的符号名称，Build的结果会输出到Spreadsheet View中。