Proteus之PLD初级教程

Proteus之PLD初级教程
前言
Proteus在数字电路仿真中表现非常出色，虽然Proteus对PLD（CPLD/FPGA）支持不多，但是这并不能否认我们不对此方面有所了解，下面对Proteus中的PLD做个简单的学习。

一、PLD编程软件WinCupl简介
在Proteus中，PLD器件所需要载入的文件是“.jed ”文件（就像仿真单片机所需要.HEX 文件一样），而产生这样的文件，我们需要另外一种编辑环境，这就是WinCupl。

WinCupl是ATMEL公司出品的Cupl语言的编译环境，用于PLD器件的编程，支持多种器件，包括GAL系列和ATF系列。

一般来说，ATF系列的同等级产品要必GAL的便宜，比如AFT16V8就兼容GAL16V8，可以擦写100次，价格上也便宜1块～2块，性能都差不多。

在ATMEL公司的SPLD/CPLD栏目中免费下载WinCupl后，可以得到一个注册码，用这个码就可以激活WinCupl了，这个码没有使用时间的限制。

WinCupl软件包实际包括两个部分，一个是WinCupl,PLD的编译环境，一个是WinSim （相当于MAX的波形仿真部分）。

接下来我们学习如何使用这个软件。

二、编译Wincupl源文件
Cupl语言的基本结构在这里不作详细介绍，仅对其在Proteus中的PLD所需要的仿真文件产生进行介绍。

下面以3-8多路选择器（相当于74LS138）为例，介绍编译Wincupl源文件并产生PLD所需要的仿真文件的具体步骤。

说明：这里我们仅用组合逻辑来实现我们的器件，达到教学目的，更加复杂器件的实现（需要使用时序逻辑）请参见其它学习文档。

1、启动WinCupl。

如图1，启动完进入主界面后，单击File菜单的New，从New中单击Projet，就是新建一个工程文件（其实还是PLD文件），在弹出的对话框中，“Name”（源文件名称），填“Encoder”，其它包括“Date”（创建时间）、“Designer”（设计者名称）、“Company”（公司名称）等根据需要进行填写。

这里有个特殊的地方，就是“Device”（器件名称），系统默认的是virtual，就是不针对任何具体的部件，这里我们改掉，改成g16v8a，这个关键字兼ATF16V8。

如图2所示；
图1 启动界面
2、单击OK后，系统要你输入你要用的输入引脚数，我们有六个输入端，因此填“6”，
如图3，单击OK按钮。

图3 填写输入引脚数
3、系统要你输入要用到的输出引脚数，填“8”，如图4，单击OK按钮。

图4 填写输出引脚数
4、系统要你输入要使用到的中间节点数，我们不需要，填0，单击OK按钮。

这样系统就建立了一个PLD文件，文件名就是ENCODER.PLD。

系统将该文件显示出来了，就象下面这样：
Name Encoder ;
PartNo 00 ;
Date 2008-4-15 ;
Revision 01 ;
Designer XIEYI ;
Company stepservo ;
Assembly None ;
Location 0;
Device G16V8A ;
/* *************** INPUT PINS *********************/
PIN = ; /* */
PIN = ; /* */
PIN = ; /* */
PIN = ; /* */
PIN = ; /* */
PIN = ; /* */
/* *************** OUTPUT PINS *********************/
PIN = ; /* */
PIN = ; /* */
PIN = ; /* */
PIN = ; /* */
PIN = ; /* */
PIN = ; /* */
PIN = ; /* */
PIN = ; /* */
显然，这是一个空文件，我们需要对输入、输出引脚定义，以及其中的逻辑进行填写，3-8多路选择器逻辑相对简单，这里就不啰嗦了。

最后的编写后的文件如下：
Name Encoder ;
PartNo 00 ;
Date 2008-4-15 ;
Revision 01 ;
Designer XIEYI ;
Company stepservo ;
Assembly None ;
Location 0;
Device G16V8A;
/* *************** INPUT PINS *********************/
PIN 2 = A2 ; /* */ PIN 3 = A1 ; /* */ PIN 4 = A0 ; /* */ PIN 5 = E1 ; /* */ PIN 6 = E2 ; /* */ PIN 7 = E3 ; /* */
/* *************** OUTPUT PINS *********************/
PIN 19 = Q0 ; /* */ PIN 18 = Q1 ; /* */ PIN 17 = Q2 ; /* */ PIN 16 = Q3 ; /* */ PIN 15 = Q4 ; /* */ PIN 14 = Q5 ; /* */ PIN 13 = Q6 ; /* */ PIN 12 = Q7 ; /* */
Q0 = !((E1)&(!E2)&(!E3)&(!A0)&(!A1)&(!A2));
Q1 = !((E1)&(!E2)&(!E3)&(!A0)&(!A1)&(A2));
Q2 = !((E1)&(!E2)&(!E3)&(!A0)&(A1)&(!A2));
Q3 = !((E1)&(!E2)&(!E3)&(!A0)&(A1)&(A2));
Q4 = !((E1)&(!E2)&(!E3)&(A0)&(!A1)&(!A2));
Q5 = !((E1)&(!E2)&(!E3)&(A0)&(!A1)&(A2));
Q6 = !((E1)&(!E2)&(!E3)&(A0)&(A1)&(!A2));
Q7 = !((E1)&(!E2)&(!E3)&(A0)&(A1)&(A2));
写好后，我们需要编译该文件。

首先保存文件（怎么保存就不用我说了吧^_^），然后在“Run”菜单中，单击“Device Dependent Compile”，就是基于器件型号的编译。

如果没有出现什么键入错误，都能成功编译，如图5。

编译完成后，即可产生我们所需要的“.jed”文件。

图5 编译成功后
三、PLD在Proteus中的仿真
在Proteus中的仿真步骤如下，具体方法这里也不作介绍了，如不会者，请参见一些入门教程。

1、启动Proteus（这个好像不用多说了吧）；
2、添加以下器件：
①AM16V8（这是我们所需要仿真的器件）
②LED-RED
③LOGICSTATE
④RESPACK-8
3、摆放好元器件。

按如图6所示连接好：
图6 元器件摆放好后的效果
4、载入“.jed”文件；
就像载入单片机“.HEX”文件一样（如果熟悉Proteus操作的可按照自己的方法载入文件），将鼠标放在U1上，右击，然后左击，在“JEDEC Fuse Map File:”处，如图7(a)，找到我们刚刚保存源文件的地方，选择“Encoder.jed”文件，然后打开，如图7(b)，最后点击“OK”，如图8(C)。

(a)
(b)
(C)
图7 载入“.jed”文件
5、U1(AM16V8)的第2(I1)、3(I2)、4(I3)脚，添加DCLOCK，如图8，
图8 添加“DCLOCK”
第2脚（I1）频率设置为4 Hz，第3脚（I2）频率设置为2 Hz，第4脚（I3）频率设置为1 Hz如图9，
图9 设置DCLOCK的频率
6、点击“运行”按钮行进行仿真，我们会发现：在满足使能条件时（E1=1，E2=0，E3=0），LED灯从左至右依次循环点亮，如图10，达到我们的设计要求。

图10 仿真效果
7、我们也可以用74LS138来仿真，这样有一个对比，最终对比效果如图11，我们发现两个器件仿真效果是一致的。

图11 与74LS138仿真对比
结语：
我们已经介绍了PLD器件的编程方法、编程工具WinCupl的使用方法以及如何进行在Proteus。