应用PSpice中的vector文件实现SOC系统协同仿真

　　摘　要：随着近年来电子学系统SOC设计的飞速发展，电子系统越来越复杂，基于系统验证的协同仿真技术也显得更为重要。一般说来要搭建系统协同仿真平台都相对费时费力，因此本文提出一个比较简单的方法，用以实现SOC协同仿真。本文提出使用电子电路仿真工具OrCAD/PSpice中的仿真数据输出文件vector，可以极其的对数模混合电路的仿真结果进行记录，并为其他仿真器所调用。本文详细介绍了vector文件的特性和两种生成方式，并使用具体示例阐述了如何使用他来实现系统协同仿真。

　　关键词：SOC；vector；协同仿真；实现 

Accomplish the SOC System Collaborative Simulation with the vector File in OrCAD/PSpice

YUE Ling, ZENG Chao

(Electronic Engineering Institute,China Academy of Engineering Physics, Mianyang, 621900, China)

　　Abstract：With the progress of the electronics system desigen of SOC in recent years, elec tronics systems become more and more complex. The collaborative simula tion based on system verification is very importantIn common, to make a plat f or system simulation is a waste of time, so here we provides a simple way to accomplish the SOC collaborative simulat ion. This article introduces a vector file in OrCAD/Pspice, which can register the re sult of analogdigital circuit simulation accurately and be used by other simulators. And describes two ways to create a vector file and the characteri stics o f the vector file. At last, an example is given to illuminate the process of us ing the vector files
　　Keywords：SOC; vector; collaborative simulation;accomplish

1引言

　　随着当今电子技术的不断发展，越来越多的电子设计工程师都采用计算机辅助分析技术，因此，大批量的电子设计及仿真软件应运而生。如OrCAD公司的电子电路仿真工具PSpice，Mentor公司的FPGA设计仿真工具FPG Aadvantage及ModelSim等。但对于当前电子设计的趋势SOC设计，要将由数模混合电路，微处理器及FPGA等多模块组成的电子系统集成到一块芯片上。在系统仿真阶段，往往会遇到现有的大型仿真软件中，几乎都不提供可供SOC中的各个部分进行仿真的统一平台的问题，绝大多数软件都只能针对系统的各个模块进行独立设计和仿真。且由于软件之间数据格式的不同，整个SOC中，模块与模块之间无法直接进行数据交换，而缺少了其他模块仿真产生的数据，仿真过程容易出现诸如模块之间信号时序不匹配等错误。为解决这一问题，本文采用PSpice中的一个仿真结果记录文件vector实现PSpice同其他EDA软件的数据交换，以实现系统协同仿真。

2vector文件介绍及生成方式

　　考虑到数模混合电路的仿真相对直观简便，因此本文以数模混合模块为中心来联系整个系统的其他模块，采用OrCAD/Capture实现数模混合电路仿真。

　　OrCAD/Capture的输出文件中有一个包含了电路模拟结果的vector文件。他能够真实的记录数字仿真输出的时间和数值，并在每次电路参数改变之后自动添加新的仿真结果到文件中。vector文件格式能被PSpice中的数字文件仿真器所识别，可作为其他后续电路的输入。同时这个文件可以由记事本程序读出，因此可为其他EDA工具调用。

　　下面分别介绍2种生成vector文件的办法及步骤。

2.1电路图直接添加法

　　(1)在Capture中选取vector（n）器件，连接在一个数字器件输出的电路线或总线后。
　　(2)双击vector对其属性参数进行修改。

　　vector主要属性介绍：

　　，确定了数据文件的各列位置。此位置由vector在电路文件中出现的顺序及vector命令中信号的顺序来确定，有效值为1~255。

　　，是指为保存有仿真结果的vector文件指定的名字，如果不指定，则仿真器自动用电路图的名字为其命名，如SCHEMATIC_NAME.VEC.

　　，若vector连接在一总线后，则其表示为总线的数字符号。有效值可以为二进制数，八进制数和十六进制数（可分别简写为：B,O和H）。

　　，当vector符号连接在电路线后面时，基数为一个单个的八进制数或十六进制数，定义比特位的有效值为十六进制4位一个数，八进制3位一个数。

　　，用于定义出现在vector文件头中的信号。若vector所连为一电路线，则信号名为电路线名，若为一总线，则信号名为总线上各信号名依次排列而成。

2.2使用.vector命令生成法

　　可以直接使用.vector命令来生成vector文件。命令的一般格式为：
　　
　　，即文件列表中的节点数。如果<节点数>大于1，则需要定义指定节点的基数，如果<节点数>为1，基数默认值为二进制数，

　　，定义将被记录状态的节点，这些指定节点的时间和状态值将被保存在结果文件中。
　　后面5个属性同种方法，在此不再赘述。

3vector文件应用

　　下面用一个简单电路来具体说明vector文件的用法。 

　　由图1可知，这是一个简单的数模混合电路，已经进行了静态工作点分析，各节点电压都显示在图中。希望将此电路的仿真输出数据记录下来以便其他电路或EDA工具调用，因此需要用到仿真输出记录文件vector。由于电路图在Capture中，可采取上述种方式来生成vector文件。在OrCAD/PSpice/place菜单中选择part，添加PSpice/Special库，从中选择器件vector1（输出信号为1位的二进制信号），连接在反相器74LS04的输出端。

　　双击vector图标，对其属性参数进行修改。POS栏改为1255（注意“” 是PSpice可接受的符号），FILE栏可以任取一个名字，也可以不填，这时软件会默认电路图文件名为vector文件名。BIT栏改为B，SIGNames栏可以自由为vector表头中所要列出的信号取名，若此栏不填，当vector接在电路线后时软件默认信号名为电路线名，若vector接在总线后时软件默认信号名为总线上所有依次排列的信号名（如‘abcd…z’）。

　　vector设置成功后，就可调用PSpiceA＼D再次进行静态工作点分析。在如图2所示的波形图中显示反相器输出U9A:Y和vectorN0027中的波形。从图中可以看出，两个波形完全一样，说明vector已完整的记录了电路仿真输出结果。

　　而此时系统已自动生成了.vec文件，存放在当前设计的目录下。可使用记事本程序打开这个文件如图3所示。

　　本例中文件头显示只有一个信号记录，因为在参数设定中我们没有填入信号名，系统默认纪录的信号名为连接vector的电路线名N0027，文件中列出了反相器的输出信号即vector的输入信号的状态变化和时间点。
 
　　可以看出，栏是信号状态变化的时间点，这个记录在时间上非常；第二栏是信号状态值，‘0’，‘1’，‘R’,‘F’代表Pspice显示的信号状态，分别表示‘低电平’，‘高 电平’，‘上升沿’和‘下降沿’。记录显示，74LS04的电压输出情况为：0s~118.723 1μs之前为0，从118.723 1μs开始是上升沿，到123.228 2μs时变为1，再到378.8132μs转为下降沿，到382.854 1μs变到0。然后到1.118 721 ns开始下一个周期的变化。可得出：文件记录同波形图完全吻合，且在时间点的表示上比图形显示更为。

　　由于vector文件的简单及可读性，可以为其他EDA工具调用作为其他模块的输入，如在FPGAadvatage中，可直接将vector数据编入testbench作为FPGA的测试程序，或将vector数据写入ModelSim的仿真文件，即可实现将数模电路的仿真结果导入FPGA，从而完成SOC的系统协同仿真。

4结语

　　使用本文所述方法，可以建立不同EDA工具之间的联系，在一定程度上能解决SOC系统中各模块相互独立无法进行数据交互的问题，但不足之处在于这种方法只是对仿真结果数据进行了存储和调用，还无法达到实时仿真。