利用單片機對外部串口電路控制的仿真驗證研究設計

1 引言

功能仿真主要驗證被驗證電路功能的正確性，主要分RTL級仿真與netlist的仿真。Netlist又分為DC輸出和As 輸出。由于neflist的仿真帶sdf文件（延時信息），所以要比RTL的仿真準確，而且越到流程的后端，仿真的延時信息越真實，仿真結果越接近實際。

2 驗證方案的確定

本次設計的驗證方案是根據單片機對外部串口電路的控制來實現的，驗證方案的基本框圖如圖1所示。

圖1 82C52測試平臺

3 仿真所要準備的文件

RTL（Pre sire）：testbench（仿真激勵），Design（被仿真的設計）DC_ netlist：testbench（仿真激勵），Design（被仿真的設計），saf（延時信息，由DC寫出），Simulationlibrary

Astro_ netlist（post sim）：testbench（仿真激勵），Design（被仿真的設計），Sdf（延時信息，由寫出），Simulation library

仿真的主要工具是VCS，主要命令是：》VC$testbeneh．v design．v—RI—M，同時還要進行代碼覆蓋率的分析。由于在最開始的時候寫的testbench覆蓋率一定不全，所以需要后來的不斷完善來提高代碼覆蓋率以達到設計要求。用VCS做代碼覆蓋率分析的主要命令是：在編譯時加入可選項一cmline+tsl+FSM+eond，這是四種覆蓋率，可以根據需要只選其中的一個或幾個；VCS—cm—PP gui察看覆蓋率的結果。

4 testbench的編寫

把82C52與8032以及一些外圍接口電路連接在一起組成一個簡單的系統，通過匯編程序來控制82C52以達到仿真的目的。所以testbeneh的編寫也主要是完成這個簡單系統的搭建，讀取事先編好的單片機匯編指令就可以了。

5 82C52功能描述

（1）復位

上電后，復位輸人為高，82C52在兩個Ix時鐘周期內進行初始化并進入空閑模式直到程序寫人。

復位輸人為高電平時，復位內部波特率發生電路的時鐘計數器和位計數器。BRSR不受影響（第7位除外）；清零USR（TC和TBRE除外）；清零MCR；全部的離散信號、內存單元和各種邏輯寄存器位都被清零和關閉。接著清除復位狀態（RST=0），82C52仍然保持空閑模式直到程序寫人。

仿真時，首先驗證Reset的正確性：

Hardware Reset：上電后，82C52的Reset輸人端必須保證至少兩個時鐘周期的高電平來初始化82C52使它進人空閑模式。復位引起的操作有：

①復位內部波特率發生器的時鐘計數和位計數，將Band Rate Select Register（BRSR）的第七位復位為0。@USR中除了TC和TBRE兩位被置位其余位被清零，MCR被清零，其它相關的存儲器、寄存器等也都被清零或設為無效，但要注意復位不影響UCR。復位后空閑模式會一直保持直到對82C52編程改變它的這種模式。此種復位不影響BRSR、UCR。

Software Reset：首先讀出USR、RBR中的數據來清除殘余的數據和狀態，以免造成并發或重復控制，然后通過設置UCR、BRSR、MCR三個寄存器的值，使82C52恢復到空閑狀態。

（2）編程

編程前需要設置的寄存器有BRSR、MCR和UCR來初始化82C52，但要注意MCR要最后設置。

UCR：設置幀格式，DO位設置停止位的位數，當DO=0時，停止位是1位，當DO=1時，如果數據是8位的，停止位是1．5位，數據位是5位，停止位是1位，數據位是6、7位，停止位是2位。D3、D2、D1位設置奇偶校驗位。D5、D4為設置數據位數，00=5bits，01=6bits，10：7bits，11=8bits。最高兩位為保留位設置為0。

BRSR：設置波特率，D1、Do兩位控制第一次分頻，00=／1，01=／3，10=／4，11=／5，D6到D2位控制第二次分頻有18種，所以一共有72種分頻方法，經兩次分頻后的頻率為82C52最后用的頻率的16倍。

MCR：可以選擇82C52的工作模式、中斷控制、接收發送申請等命令。DO為請求發送控制位，低有效。Dl為終端準備好控制位低有效。D2為允許中斷控制位，l為允許中斷。D5為允許接收控制位，1為允許接收，software Reset時此位設無效（0）。D6為允許終端中斷控制位，1允許中斷。D7必須設置為0保證82C52被正常設置。D3、D2為模式選擇控制位，00=Normal，01=Transmit Break，10=Echo mode。

到這里，82C52編程前的設置工作就完成了，并且這些設置都是通過匯編指令完成的。與接收和發送有關的寄存器有RBR和TBR，它們從DO 位到D7位依次為bitO到bit7，數據位數少于8時，RBR中有效數據外的其它高位被置成0，TBR中則被忽略。

SDI的數據串行進入接收寄存器然后并行進入接收緩沖寄存器，然后DR輸出端和USR中的標志位DR都被置位。TRB的狀態由TBRE輸出端和USR中的flag TBRE標志，TRB和TC都是空時由USR中的TC flag標志。

USR：UART狀態寄存器，這個寄存器中的數據可以通過CPU讀取來清空并保持直到狀態再次發生改變。

MSR：終端狀態寄存器。

編程結束，82C52將準備執行通信功能。

控制寄存器可以被寫進任何命令。MCR最后被寫入，因為它控制中斷使能，遠程設備控制輸出和接收使能位。一旦82C52編程且工作時，這些寄存器立即發送或接收數據。表1示意了82C52內部寄存器的控制信號。

利用單片機對外部串口電路控制的仿真驗證研究設計

表1 82C52內部寄存器的控制信號

82C52中斷結構：

82C52有一個中斷輸出引腳，在MCR中有兩個控制位：MIEN和INTEN。如果這兩個標志位設為無效，將不會引起中斷，如果MIEN無效，INTEN有效，則引起中斷的信號有RBRK、TC、OE、FE、PE（此時檢查上升沿），如果兩個都設為有效，則引起中斷的信號除了上面的還有DSR＼和CTS＼（上升沿和下降沿都有效）。

82C52可能發生中斷的條件有：

（1）SDI引腳接收到數據（RBRK？？）。

（2）發送數據完成（TC）。

（3）接收數據時發生錯誤，有錯誤信息產生（OE、FE、PE）。

（4）終端控制信號發生變化（DSR＼、CTS＼）。

以上各個部分功能可以通過對8032的編程逐個驗證，驗證時準備把輸出的數據保存與輸入的數據進行比較，正確就可以pass，不正確也可以定位是那一個寄存器或數據出錯。