利用单片机对外部串口电路控制的仿真验证研究设计

1 引 言

功能仿真主要验证被验证电路功能的正确性，主要分RTL级仿真与netlist的仿真。Netlist又分为DC输出和As 输出。由于neflist的仿真带sdf文件（延时信息），所以要比RTL的仿真准确，而且越到流程的后端，仿真的延时信息越真实，仿真结果越接近实际。

2 验证方案的确定

本次设计的验证方案是根据单片机对外部串口电路的控制来实现的，验证方案的基本框图如图1所示。

图1 82C52测试平台

3 仿真所要准备的文件

RTL（Pre sire）：testbench（仿真激励），Design（被仿真的设计）DC_ netlist：testbench（仿真激励），Design（被仿真的设计），saf（延时信息，由DC写出），Simulationlibrary

Astro_ netlist（post sim）：testbench（仿真激励），Design（被仿真的设计），Sdf（延时信息，由 写出），Simulation library

仿真的主要工具是VCS，主要命令是：》VC$testbeneh．v design．v—RI—M，同时还要进行代码覆盖率的分析。由于在最开始的时候写的testbench覆盖率一定不全，所以需要后来的不断完善来提高代码覆盖率以达到设计要求。用VCS做代码覆盖率分析的主要命令是：在编译时加入可选项一cmline+tsl+FSM+eond，这是四种覆盖率，可以根据需要只选其中的一个或几个；VCS—cm—PP gui察看覆盖率的结果。

4 testbench的编写

把82C52与8032以及一些外围接口电路连接在一起组成一个简单的系统，通过汇编程序来控制82C52以达到仿真的目的。所以testbeneh的编写也主要是完成这个简单系统的搭建，读取事先编好的单片机汇编指令就可以了。

5 82C52功能描述

（1）复位

上电后，复位输人为高，82C52在两个Ix时钟周期内进行初始化并进入空闲模式直到程序写人。

复位输人为高电平时，复位内部波特率发生电路的时钟计数器和位计数器。BRSR不受影响（第7位除外）；清零USR（TC和TBRE除外）；清零MCR；全部的离散信号、内存单元和各种逻辑寄存器位都被清零和关闭。接着清除复位状态（RST=0），82C52仍然保持空闲模式直到程序写人。

仿真时，首先验证Reset的正确性：

Hardware Reset：上电后，82C52的Reset输人端必须保证至少两个时钟周期的高电平来初始化82C52使它进人空闲模式。复位引起的操作有：

①复位内部波特率发生器的时钟计数和位计数，将Band Rate Select Register（BRSR）的第七位复位为0。@USR中除了TC和TBRE两位被置位其余位被清零，MCR被清零，其它相关的存储器、寄存器等也都被清零或设为无效，但要注意复位不影响UCR。复位后空闲模式会一直保持直到对82C52编程改变它的这种模式。此种复位不影响BRSR、UCR。

Software Reset：首先读出USR、RBR中的数据来清除残余的数据和状态，以免造成并发或重复控制，然后通过设置UCR、BRSR、MCR三个寄存器的值，使82C52恢复到空闲状态。

（2）编程

编程前需要设置的寄存器有BRSR、MCR和UCR来初始化82C52，但要注意MCR要最后设置。

UCR：设置帧格式，DO位设置停止位的位数，当DO=0时，停止位是1位，当DO=1时，如果数据是8位的，停止位是1．5位，数据位是5位，停止位是1位，数据位是6、7位，停止位是2位。D3、D2、D1位设置奇偶校验位。D5、D4为设置数据位数，00=5bits，01=6bits，10：7bits，11=8bits。最高两位为保留位设置为0。

BRSR：设置波特率，D1、Do两位控制第一次分频，00=／1，01=／3，10=／4，11=／5，D6到D2位控制第二次分频有18种，所以一共有72种分频方法，经两次分频后的频率为82C52最后用的频率的16倍。

MCR：可以选择82C52的工作模式、中断控制、接收发送申请等命令。DO为请求发送控制位，低有效。Dl为终端准备好控制位低有效。D2为允许中断控制位，l为允许中断。D5为允许接收控制位，1为允许接收，software Reset时此位设无效（0）。D6为允许终端中断控制位，1允许中断。D7必须设置为0保证82C52被正常设置。D3、D2为模式选择控制位，00=Normal，01=Transmit Break，10=Echo mode。

到这里，82C52编程前的设置工作就完成了，并且这些设置都是通过汇编指令完成的。与接收和发送有关的寄存器有RBR和TBR，它们从DO 位到D7位依次为bitO到bit7，数据位数少于8时，RBR中有效数据外的其它高位被置成0，TBR中则被忽略。

SDI的数据串行进入接收寄存器然后并行进入接收缓冲寄存器，然后DR输出端和USR中的标志位DR都被置位。TRB的状态由TBRE输出端和USR中的flag TBRE标志，TRB和TC都是空时由USR中的TC flag标志。

USR：UART状态寄存器，这个寄存器中的数据可以通过CPU读取来清空并保持直到状态再次发生改变。

MSR：终端状态寄存器。

编程结束，82C52将准备执行通信功能。

控制寄存器可以被写进任何命令。MCR最后被写入，因为它控制中断使能，远程设备控制输出和接收使能位。一旦82C52编程且工作时，这些寄存器立即发送或接收数据。表1示意了82C52内部寄存器的控制信号。

表1 82C52内部寄存器的控制信号

82C52中断结构：

82C52有一个中断输出引脚，在MCR中有两个控制位：MIEN和INTEN。如果这两个标志位设为无效，将不会引起中断，如果MIEN无效，INTEN有效，则引起中断的信号有RBRK、TC、OE、FE、PE（此时检查上升沿），如果两个都设为有效，则引起中断的信号除了上面的还有DSR＼和CTS＼（上升沿和下降沿都有效）。

82C52可能发生中断的条件有：

（1）SDI引脚接收到数据（RBRK？？）。

（2）发送数据完成（TC）。

（3）接收数据时发生错误，有错误信息产生（OE、FE、PE）。

（4）终端控制信号发生变化（DSR＼、CTS＼）。

以上各个部分功能可以通过对8032的编程逐个验证，验证时准备把输出的数据保存与输入的数据进行比较，正确就可以pass，不正确也可以定位是那一个寄存器或数据出错。

6 结束语

一般的简单接口电路，本人认为都可以通过类似单片机的控制器来做验证。这样激励就可以通过控制器给出，可以不必考虑给出激励的时序关系是否正确，即简单又方便。