Тема 3. Методика работы в системе pcad

Программная система PCAD располагается на компьютерах учебного кабинета (лаборатория № 323) в каталоге D:\PCAD. Здесь находится только та её часть, которая необходима для моделирования работы логических схем (возможности полного пакета PCAD не исчерпываются этим).

В ходе лабораторных занятий используются четыре программы, а именно: PCCAPS.EXE – редактор логических схем, PCNODES.EXE и PRESIM.EXE – вспомогательные программы для подготовки файла со схемой к моделированию, а также PCLOGS.EXE – логический эмулятор, осуществляющий собственно моделирование и построение временной диаграммы входных и выходных сигналов. Все эти программы, строго говоря, не рассчитаны на работу под управлением MS Windows (в отличие, например, от пакета Electronic Workbench) и не могут использовать её стандартный графический интерфейс – они создавались во времена предшествующей операционной системы MS-DOS. Поэтому не следует сразу же щёлкать мышью по изображению папки PCAD на диске D:. Более удобно воспользоваться файловой оболочкой FAR Manager (или просто FAR), являющейся усовершенствованным аналогом некогда популярной MS-DOS-оболочки Norton Commander, тем более что в процессе нашей работы неоднократно придётся создавать и редактировать текстовые файлы. Оболочка FAR, сама рассчитанная на работу под MS Windows, имеет в своём составе удобный текстовый редактор, средства просмотра файлов и каталогов.

Зачем же нужен текстовый редактор, если мы собираемся работать с графическими изображениями электронных логических схем? Дело в том, что, во-первых, запускать последовательно одну за другой все четыре упомянутых выше программы вручную (а это придётся делать всякий раз при любом внесении изменений в схему!) очень утомительно – удобнее делать это из специального командного файла, который надо сначала создать. Во-вторых, программа PCLOGS сама управляется при помощи текстовых команд, записанных в отдельный файл, который также придётся создать и, возможно, неоднократно редактировать. Пример такого файла был приведён выше.

Итак, мы начнём работу с того, что запустим оболочку FAR. Соответствующий значок должен находиться на Рабочем Столе MS Windows (если это не так, обратитесь к преподавателю или лаборанту). Вы увидите две панели с изображениями файлов и каталогов. Нажмите CTRL-F1, если хотите работать на левой панели (или CTRL-F2, если на правой) и, пользуясь клавишами со стрелками и клавишей Enter, войдите в каталог PCAD. Внимательно просмотрите его содержимое, обратите внимание на многочисленные файлы с описаниями логических элементов, найдите все четыре рассмотренных выше EXE-программы. Наконец, убедитесь в том, что в этом же каталоге присутствует библиотечный файл компонентов TTL.SLB – без него не удастся построить ни одной схемы.

Для своих будущих учебных проектов автор данного пособия рекомендует создать свой собственный рабочий каталог внутри каталога D:\PCAD. При таком его размещении будет несложно организовать запуск нужных программ из командных файлов. По завершении цикла лабораторных занятий этот каталог следует удалить.

Для тех, кто никогда не сталкивался с работой в оболочке FAR, приведём список минимально необходимых команд:

• F3 – просмотр файла, на имени которого расположен курсор (CursorBar);

• F4 – редактирование (текстового) файла, на котором расположен курсор;

• Shift-F4 – создание нового текстового (в том числе и командного!) файла;

• F7 – создание нового каталога;

• F8 – удаление файла или целого каталога, указанного курсором (ОСТОРОЖНО!!!);

• нажатие Enter на имени COM-, EXE- или BAT-файла – запуск на выполнение.

Во время работы со встроенным текстовым редактором оболочки FAR используются команды, в общем знакомые по другим редакторам, в частности, Shift+стрелки – для выделения фрагментов текста, CTRL-C – для копирования фрагмента во внутренний буфер, CTRL-V – для вставки содержимого буфера в текст. Для удаления выделенного блока следует нажать CTRL-D. Для сохранения набранного текста нажмите F2, для выхода из встроенного редактора – F10. Эта же функциональная клавиша используется и для завершения работы с оболочкой FAR.

Имя рабочего каталога, как и имена всех создаваемых файлов, должно удовлетворять стандартам MS-DOS. Это значит, что длина имени не превышает 8 (восемь!) символов и состоит только из ЛАТИНСКИХ букв (безразлично, заглавных или строчных), а также цифр. Пробелы внутри имени не допускаются. Имя каталога или файла ZHENYA будет правильным, а имена «Zhenya Fedorov» или «Женя Фёдоров» - нет (не будут корректно обрабатываться PCAD-программами). Нажав F7, создадим свой каталог и перейдём в него. Пусть это будет каталог VITYA.

Теперь надо выбрать имя будущего проекта, оно же – имя файла со схемой. Для схемы, рассмотренной выше, можно выбрать, допустим, имя F31 – функция с тремя входами и одним выходом.

Проверим наличие в каталоге D:\PCAD файла pccaps.bat, содержащий строчки path с параметрами и строку pccaps.exe %1. В имеющейся конфигурации он должен быть на всех компьютерах учебного кабинета. Вернёмся в каталог VITYA, нажмём Shift-F4 и наберём такой текст:

cd ..

call pccaps.bat vitya\f31.sch

cd vitya

pause

..\pcnodes f31.sch f31.nlt

..\presim f31.nlt f31.net

pause

..\pclogs f31.cmd

Нажав F2, сохраним этот текст в файле F31.BAT. Это командный файл, из которого последовательно запускаются все необходимые программы и заданы все имена файлов с необходимыми расширениями. Программа PCCAPS редактирует файлы со схемами, сохраняя их с расширением SCH, программа PCNODES строит на основе SCH-файла новый файл с расширением NLT, далее программа PRESIM строит на основе NLT-файла ещё один – NET-файл. Ссылка на этот последний находится в файле с расширением CMD, который будет создан на следующем этапе работы. Сам CMD-файл, как видно из текста, подаётся на обработку программе PCLOGS.

В файле присутствуют две команды PAUSE. Первая из них является чисто отладочной – после успешного запуска файла её можно будет удалить. Вторую рекомендуется оставить, чтобы можно было узнать (по сообщениям на экране), что все промежуточные файлы были успешно созданы и сохранены.

Вновь нажмём Shift-F4, и, находясь в каталоге VITYA, создадим второй командный файл – на сей раз именно для управления программой PCLOGS. Это файл F31.CMD, текст которого был приведён выше – для более удобного соотнесения со схемой, находящейся на той же странице. Теперь наша задача – более подробно обсудить именно команды, поэтому повторим его текст ещё раз:

LOAD F31.NET

CYCLE 10

GEN [0 0] A (S0/4 S1/4)

GEN [0 0] B (S0/2 S1/2)

GEN [0 0] C (S0/1 S1/1)

PROBE A B C F

DISPLAY 1

SIM 25

В этом файле:

• задана загрузка в логический эмулятор файла с необходимой схемой (LOAD),

• установлена длительность машинного цикла (CYCLE),

• генерируются (GEN) сигналы, действующие на входные линии схемы (причём с определёнными параметрами – указана продолжительность периода логического нуля – s0 и логической единицы – s1),

• указано, какие именно сигналы следует вывести на диаграмму (PROBE),

• установлен стандартный режим дисплея (DISPLAY 1),

• задана команда моделирования (SIM) с указанием продолжительности процесса.

Использовать заглавные или строчные буквы в этих командах – не имеет значения. Параметры в квадратных скобках [0 0] в командах GEN в данном практикуме не используются, и на них можно не обращать внимания (то есть всегда оставлять именно такими). Отметим, что никакие разделительные знаки, кроме пробелов, в данном файле не используются.

Теперь в каталоге VITYA размещены два командных файла – F31.BAT и F31.CMD. Нажав Enter на первом из них, запустим его на выполнение. Если всё сделано правильно, должна запуститься программа PCCAPS – мы увидим её заставку, а затем стартовое меню из трёх пунктов:

Configure PC-CAPS

Edit database

Exit PC-CAPS

При первом запуске имеет смысл выбрать пункт «Configure PC-CAPS» и проверить там строку «Library Filename», значение которой следует задать как *.SLB или даже ещё более конкретно - TTL.SLB, ведь другие библиотеки здесь не используются. Можно и строку «Directory path» задать в виде D:\PCAD\VITYA (для нашего примера) - тем самым вы упростите файл F31.BAT, но усложните жизнь тем пользователям, которые будут работать после вас. Лучше оставить всё как есть.

Далее следует сохранить конфигурацию и, вернувшись в стартовое меню, выбрать пункт «Edit database». Здесь под «базой данных» понимается именно схема проектируемого цифрового устройства.

Процесс построения схемы описан в отдельном методическом пособии, имеющемся в компьютерном кабинете. Здесь же мы только перечислим необходимые действия (для начала работы даже этих кратких сведений может оказаться достаточно):

• убедиться, что меню отображается зелёным цветом (если отображается красным, то выбрать в меню команду DETL);

• для того чтобы отображались точки в местах соединений будущих проводов, выбрать команду VLYR и затем включить слой с именем SDOT в положение ON;

• вернувшись в экран редактора, выбрать команду ENTR и далее (из жёлтого меню) – команду COMP;

• нажать клавишу F1 (здесь это НЕ вызов помощи!) для показа списка доступных библиотек;

• выбрать TTL.SLB;

• найти в нижней части экрана команды Page Up и Page Down, а также Exit List; просматривая список, найти нужный элемент (например, 555LN1);

• выбрав элемент щелчком (левой кнопки - ЛК) мыши, переместить его в поле чертежа, затем зафиксировать в нужном месте опять же щелчком ЛК (удерживать кнопку во время перемещения мыши не следует);

• нажатием на этот раз ПК мыши (или клавиши ESC) вновь вернуться в список элементов открытой библиотеки и таким же образом выбрать все необходимые элементы;

• завершить (Exit List) работу с библиотекой элементов;

• снова выбрать команду ENTR и на сей раз – из жёлтого меню – команду WIRE (тем самым подготовив ввод соединительных проводников);

• выполнить мышью построение необходимых схемных соединений (синие крестики на выводах компонентов должны исчезнуть);

• выбрать команду NAME и далее (из жёлтого меню) – команду NET;

• выполнить ввод имён входных (например, A, B, C), выходных (например, F), а если необходимо, то и промежуточных цепей;

• сохранить схему в файле, для чего воспользоваться командой FILE и далее (из жёлтого меню) - командой SAVE (появится запрос в нижней части экрана);

• завершить работу с PCCAPS по командам SYS и далее - QUIT.

При первом сохранении из программы PCCAPS по командам FILE – SAVE следует в ответ на запрос “Enter file name:” ввести имя файла вместе с именем своего каталога, то есть не просто F31.SCH, а именно VITYA\F31.SCH. В дальнейшем, при редактировании и внесении изменений в схему, при сохранении достаточно будет нажимать Enter.

После отработки SYS – QUIT мы вернёмся в стартовое меню PCCAPS, откуда и начали работу. Файл со схемой создан и записан, теперь можно выбрать Exit PC-CAPS.

Как только мы сделаем это, управление вернётся в файл F31.BAT, будут выполнены все промежуточные этапы, будет загружен F31.CMD и отработан логическим эмулятором PCLOGS. На экране появится долгожданный результат всей работы – временная диаграмма сигналов. В противном случае, как уже отмечалось выше, придётся искать ошибку в схеме, командных файлах или даже настройках операционной системы.

Для начала работы над новой схемой создавать новые каталоги не следует. Каждая схема (проект) будет представлена в вашем одном-единственном рабочем каталоге пятью файлами с одним именем, но пятью разными расширениями (например, F31.BAT, F31.CMD, F31.SCH, F31.NLT, F31.NET), так что перекрытия проектов не произойдёт. Для следующего проекта вы выберете другое имя, которое будет дано следующим пяти файлам. Создав BAT- и CMD-файлы один раз для первого проекта, вы будете копировать их (с переименованием) для очередных проектов, а затем редактировать их содержимое.

Сделаем ещё одно важное замечание. В библиотеке TTL.SLB существует несколько элементов и узлов цифровых схем, для корректной работы с которыми в рабочем каталоге пользователя необходимо наличие копий вспомогательных файлов с расширением MDL. Изначально эти файлы находятся в каталоге D:\PCAD. Так, если в состав схемы будет включён дешифратор 555ИД4, то в ваш рабочий каталог (VITYA, например) придётся скопировать файл 555id4.MDL, а если будет применён элемент «Исключающее ИЛИ» 555ЛП5, то придётся скопировать файл 155lp5.MDL (именно 155!). Без этих файлов программа PRESIM даже не сможет построить выходной NET-файл. Следует всегда внимательно следить за возможными сообщениями об ошибках после отработки команды PAUSE, перед запуском PCLOGS в BAT-файле.

Напоминаем, что копирование в оболочке FAR осуществляется с одной панели на другую нажатием F5. Будьте внимательны, не уничтожьте файлы MDL в их первоначальном каталоге.

Сведения об использовании команды GEN

Выше мы уже использовали конструкцию вида GEN [0 0] B (S0/2 S1/2). Возможности команды GEN не исчерпываются этим – с её помощью можно задать весьма сложную конфигурацию входного сигнала, а если нужно, то и его постоянный уровень. Параметры S0 и S1 могут встречаться в тексте команды один или более раз, причём в любых сочетаниях и в любом порядке.

Число, заданное в параметрах S0 и S1 через косую черту, означает длительность (продолжительность) периода логического нуля (S0) и единицы (S1), измеряемую в так называемых машинных циклах, или просто циклах. Продолжительность самого цикла задаётся командой CYCLE. Полезно запомнить (в примерах нижеследующих разделов это будет использовано), что при значении CYCLE 5 вся диаграмма на экране (рабочая ширина экрана) составит ровно 50 циклов (следовательно, можно будет применить команду SIM 50), а при значении CYCLE 10 – соответственно вдвое меньше, то есть команда SIM 25 заполнит диаграммой весь экран.

Пусть на какой-либо вход X надо подать постоянный логический ноль на протяжении всего процесса моделирования. Сделаем это путём указания в единственном параметре S0 значения, заведомо большего того, что задано в команде SIM:

GEN [0 0] X (S0/100)

Если понадобится постоянная логическая единица, то, очевидно:

GEN [0 0] X (S1/100)

Пусть на вход Y надо подать короткий, длительностью всего в один цикл, сигнал нуля, а затем – всё остальное время – сигнал единицы, как это делается с инверсными входами начального сброса (начальной установки) цифрового узла:

GEN [0 0] Y (S0/1 S1/100)

Пусть на вход Z надо подать такую комбинацию: ноль на протяжении первых 10 циклов, далее единица в два цикла, далее ноль в три цикла, затем единица в один цикл и далее – постоянный ноль:

GEN [0 0] Z (S0/10 S1/2 S0/3 S1/1 S0/100)