基于Proteus和ADS的ARM虚拟实验室建设

　　引 言

　　ARM技术是一门实践性很强的技术，其实验是电子类教学中十分重要的实践教学环节，是培养学生实验技能、创新思维的重要课程。掌握ARM技术已是电子类学生就业的一个基本条件。

　　目前各个高校相继开设了ARM课程，并逐步开始建立ARM实验室。这些实验室基本都是采用相应的硬件仿真设备来构建的，但由于ARM的种类繁多再加上资金的限制，不可能在一个实验室包括所有种类的ARM仿真设备。虚拟实验作为传统实验的重要补充，克服了诸多条件的限制，丰富了实践性教学的手段，有利于现代实验教学观念的更新。

　　1 ARM实验教学存在的问题

　　目前，ARM教学中存在如下问题：

　　①ARM课堂教学多以理论教学为主，教学中需要很多硬件设备，一般理论课堂难以辅助硬件进行教学，即便演示，效果也不好。

　　②ARM实验作为实验中心的基础实验，学生除了上课外，平时难得有机会实践;而采用的ARM实验设备大多是成品，学生很难参与其中的细节设计，因此学生动手能力也很难得到提高。

　　③配套的实验设备多采用硬件仿真器配目标实验板。这种配置方式直接导致该课程的实验项目有限，实验时间过长，设备维护工作量大等现实问题。

　　针对上述问题，提出利用Proteus和ADS整合构建ARM虚拟实验室的方案。所谓“虚拟实验室”，就是将计算机上的各种虚拟仪器，按实验要求和设计原理，虚拟出一个与现实相同的实验系统，进而在这个系统上完成整个实验。与传统实验模式相比，虚拟实验具有比较明显的优势。例如，涉及的实验内容全面，硬件投入少，学生可自行实验，实验过程中损耗小，与工程实践最为接近等。

　　2 ARM虚拟实验室的构建

　　2.1 ARM虚拟实验室的软件支持

　　本方案主要是以Proteus软件和ADS软件来构建该虚拟实验室。

　　Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路。该软件的特点是：

　　①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统仿真，RS232动态仿真，I2C调试器，SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能;有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。

　　②支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。

　　③提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能;同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。