基於Protues的Arduino學習筆記01-Arduino UNO實驗板設計

本文將帶你使用protues 7.10搭建一個Arduino UNO的實驗板,方便之後在protues仿真軟件上進行Arduino的實驗。參考本文，你還能夠本身動手構建出Arduino MEGA 2560等一系列Arduino開發平臺。
Arduino UNO是Arduino 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，同時具備14路數字輸入/輸出口（其中6路可做爲PWM輸出），6路模擬輸入，Flash Memory 32KB （其中0.5KB用於bootloader【注】）、SRAM 2KB、EEPROM 1KB，工做時鐘 16 MHz【文獻1】。
【注】：在仿真狀況下，不須要bootloader去引導程序下載，只須要將Arduino IDE編譯生成的HEX文件導入ATmega328P單片機便可。
以上對Arduino UNO的介紹摘自網上，經過這些介紹，咱們能夠知道Arduino UNO的資源分配狀況。圖1爲Arduino UNO的引腳圖，從圖中咱們能夠清楚地看出ATmega328P的物理引腳與Arduino所定義的功能之間的關係，從而能夠將功能引腳標註出來。

圖1 Arduino UNO與ATmega328P引腳關係圖【文獻2】

Protues軟件是英國Labcenter Electronics公司出版的EDA工具軟件，不只具備其它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】。
下面咱們打開protues 7.10軟件，進入元器件的選擇，在元器件一欄中輸入「ATmega328P」,並選取ATmega328P單片機，如圖2所示。而後，在元器件一欄中輸入「RES」，選取電阻，如圖3所示。接着，在元器件一欄中輸入「LED-GREEN」，選取綠色的LED燈（你也能夠選擇紅色或者黃色的），如圖4所示。最後，在元器件一欄中輸入「COMPIM」，並添加到元器件域中,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」串口通信接口

將上述的元器件從選擇框裏放置到面板上，此處須要注意放置的位置須要合理，方便連線。能夠雙擊元器件以後，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並調整位置以後的佈局如圖6所示。

圖6 元器件放置後的佈局

元器件在合適的位置放置好了以後，須要將響應的管腳進行鏈接，鏈接以後的Arduino UNO實驗板如圖7所示。此時，已經初見UNO的樣子了，而後還須要對其進行修飾，修飾以後的Arduino UNO實驗板如圖8所示。

圖7 連線以後的Arduino UNO

圖8 通過修飾以後的Arduino UNO

上面的這些工做已經完成了硬件搭建，可是要能正常的進行仿真還須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，對標註的地方進行修改，改成如圖10所示的參數。

圖9 ATmega328P初始設置

圖10 ATmega328P更改後的設置

設置好了ATmega328P的參數以後，基本就完成了仿真環境的設置。另外，還須要對串口通信接口進行設置，串口初始設置如圖11所示，須要將波特率改成9600【注】。咱們在設置時，還將串口號改成了COM2，如圖12所示。由於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通常默認爲COM1，這樣設置以後就能夠直接打開串口助手使用，能夠很方便的進行串口通信與調試。其實，這也是在偷懶，不想每次都更改串口端口號。

【注】：9600爲經常使用波特率，固然你也能夠選擇其餘波特率，可是兩個波特率必需要相同，不然不能通信。

圖11 COMPIM初始設置

圖12 COMPIM更改後的設置

到這裏，protues仿真環境下的工做就所有完成了，固然要想在protues裏面仿真Arduino UNO還須要完成如下幾個步。
一、安裝虛擬串口程序Virtual.Serial.Port.Driver
安裝完成以後並新建兩個虛擬串口，這兩個串口是相通的，也就說他們鏈接在一塊兒。通常狀況下，生成串口都爲COM1和COM2，若是不包含上面COMPIM設置的串口號，還須要將COMPIM中的串口號改成虛擬生成的串口號之一，另外一個做爲串口助手使用的串口號。
二、更改Arduino IDE中的參數

 Arduino編譯以後，Hex文件會自動刪除，而在Proteus仿真的Arduino單片機中，須要使用Arduino軟件產生的Hex文件，但是，Arduino  1.0默認使用完Hex文件會自動刪除的，因此取不到hex文件，爲了取出hex文件，加載到Porteus中的單片機ATMEGA328P，須要修改以下：

圖13 Arduino IDE的參數設置

圖14 Arduino IDE的具體設置

    首先要在D盤創建一個文件夾，用來專門放置Hex文件，文件名能夠隨便取名，我命名爲Arduino_Hex，而後點擊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，接着關掉Arduino IDE編程界面。最後，在剛纔打開的preferences文檔的最後一行編輯加入build.path=d:\Arduino_Hex，保存文檔。這樣之後您再編譯Arduino程序，就能夠在d:\Arduino_Hex中，看到編譯的Hex目標文件了。【文獻4】（此部分摘自宜昌城老張的博客） 下面來一個點燈示例，驗證咱們設計的實驗板是否可以仿真Arduino UNO的實際運行。   參考文獻： 文獻1：http://kb.open.eefocus.com/index.php?title=Arduino_Uno 文獻2：http://www.geek-workshop.com/forum.php?mod=viewthread&tid=3499 文獻3：http://baike.baidu.com/view/1639293.htm 文獻4：http://www.eefocus.com/zhang700309/blog/12-10/287570_57f22.html