基于82C52功能仿真驗證的研究

 摘 要：首先介紹了利用仿真工具進行電路功能仿真驗證的過程與方法，以及仿真方案的確定，并以82C52為例詳細闡述了仿真驗證中激勵文件的編寫和對82C52進行功能驗證的具體步驟。最后簡單介紹了82C52的功能及其中各種寄存器的作用以及對寄存器的編程。

　　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(jié)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(jù)單片機對外部串口電路的控制來實現(xiàn)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?qū)懙膖estbench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(jù)需要只選其中的一個或幾個；VCS—cm—PP gui察看覆蓋率的結(jié)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(tǒng)，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(tǒng)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(nèi)進行初始化并進入空閑模式直到程序?qū)懭恕?/p>

　　復位輸人為高電平時，復位內(nèi)部波特率發(fā)生電路的時鐘計數(shù)器和位計數(shù)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(nèi)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(tài)(RST=0)，82C52仍然保持空閑模式直到程序?qū)懭恕?/p>

　　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：

　?、購臀粌?nèi)部波特率發(fā)生器的時鐘計數(shù)和位計數(shù)，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B(tài)RSR、UCR。

　　Software Reset：首先讀出USR、RBR中的數(shù)據(jù)來清除殘余的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，以免造成并發(fā)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(tài)。

　　(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(shù)，當DO=0時，停止位是1位，當DO=1時，如果數(shù)據(jù)是8位的，停止位是1．5位，數(shù)據(jù)位是5位，停止位是1位，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)位數(shù)，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(jīng)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(fā)送申請等命令。DO為請求發(fā)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(fā)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(shù)據(jù)位數(shù)少于8時，RBR中有效數(shù)據(jù)外的其它高位被置成0，TBR中則被忽略。

　　SDI的數(shù)據(jù)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(tài)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(tài)寄存器，這個寄存器中的數(shù)據(jù)可以通過CPU讀取來清空并保持直到狀態(tài)再次發(fā)生改變。

　　MSR：終端狀態(tài)寄存器。

　　編程結(jié)束，82C52將準備執(zhí)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(fā)送或接收數(shù)據(jù)。表1示意了82C52內(nèi)部寄存器的控制信號。

表1 82C52內(nèi)部寄存器的控制信號

　　82C52中斷結(jié)構(gòu)：

　　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(fā)生中斷的條件有：

　　(1)SDI引腳接收到數(shù)據(jù)(RBRK??)。

　　(2)發(fā)送數(shù)據(jù)完成(TC)。

　　(3)接收數(shù)據(jù)時發(fā)生錯誤，有錯誤信息產(chǎn)生(OE、FE、PE)。

　　(4)終端控制信號發(fā)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(shù)據(jù)保存與輸入的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)出錯。

　　6 結(jié)束語

　　一般的簡單接口電路，本人認為都可以通過類似單片機的控制器來做驗證。這樣激勵就可以通過控制器給出，可以不必考慮給出激勵的時序關系是否正確，即簡單又方便。