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Proteus VSM USB es el primer simulador del mundo basado en gráficos de microcontroladores con puerto USB. Ahora es posible diseñar completamente  tu propio dispositivo periférico USB en Proteus utilizando uno de los microprocesadores soportados y chequeando completamente el funcionamiento totoal del equipo, tanto del software como del hardware. 
 
Captura de pantalla de Proteus - Isis con una simulación usb
 
Las comunicaciones son modeladas completamnente hasta el nivel del driver de Windows, con todos las peticiones y las respuestas del dispositivo USB visualizadas con ayuda del Analizador de Transacciones. 

 
 

El principal objetivo del simulador Proteus VSM USB es posibilitar la simulación completa de los microcontroladores dotados internamente con un periférico USB. Como la gran mayoría de estos dispositivos tienen un dispositivo periférico USB en lugar de un controlador tipo host, Proteus VSM se limita actualmente a la simulación de dispositivos USB (aquellos que se conectan a la boca USB de un ordenador). Específicamente, se simulan los siguientes dispositivos:
 
  • Clase de dispositivos de almacenamiento masivo (MSD).
  • Clase de dispositivos de interface humano(HID).
  • Clase de dispositivos de  comunicaciones (CDC).
  • Soporte para clases adicionales (y variantes de los microcontroladores  actuales), podrán ser añadidos posterioremente en función de la demanda.

Simulación de un dispositivo de almacenamiento masivo en Proteus - Isis con simulador usb

 


En el esquema realizado en Proteus se representará el dispositivo periférico (por ejemplo, un lápiz de memoria USB o un ratón USB) que estamos diseñando. Una parte especial de este esquema, denominada el conector USB, se cablea al microcontrolador que, lógicamente, debe ser uno con puerto USB.
 
Simulación con Proteus - Isis de un dispositivo usb

A partir de ese momento, pulsar con el ratón sobre esta parte del esquema durante nuestra simulación es equivalente a conectar el dispositivo al puerto USB de su ordenador PC donde se está llevando a cabo la simulación.
 
usb sin activar en la simulación con Proteus - isis
 
dispositivo usb conectado en simulación proteus - isis

Proteus simulará la ejecución del software cargado en el microcontrolador y la comunicación USB se establecerá con el ordenador PC de la misma forma que si se hubiera conectado el dispositivo físico equivalente a uno de los puertos USB libre del ordenador.
 
El Analizador de Transacciones USB disponible en Proteus, puede ser usado para decodificar y mostrar todas las comunicaciones y registrar las operaciones de acceso que tienen lugar durante la simulación. La gama completa de técnicas de depuración disponibles en Proteus VSM también están a su disposición para ser utilizadas. Esto significa que usted puede diseñar, depurar y probar sus periféricos USB totalmente en el entorno de Proteus antes de tener que construir un prototipo físico.
 
 

Lo primero que es necesario hacer para realizar una simulación de un dispositivo USB con Proteus es adquirir una licencia del módulo de la familia de microcontroladores, lógicamente aquellos que cuenten con un puerto USB, que vayamos a utilizar. Esto nos permite disponer de ISIS para la realización de los esquemas electrónicos y llevar a cabo la simulación USB en las variantes de los microprocesadores que incluyen internamente un periférico USB.
 
Además debemos adquirir también una licencia del módulo "Ampliacion de Comunicaciones USB" para poder llevar a cabo la monitorización y análisis del tráfico de las comunicaciones y grabar las operaciones que se produzcan durante la simulación.
 
Todo ello debe ejecutarse contando con un ordenador personal PC con el sistema operativo Windows de 32-bits o un ordenador donde ejecutemos una máquina virtual de idénticas caractetísticas. Dado que la comunicación entre el software que corre en el microprocesador y los controladores propios del sistema operativo trabajan a un nivel muy bajo, se recomienda que el trabajo se realice dentro de una máquina virtual para evitar que los errores durante el proceso de depuración de nuestro programa puedan provocar la caída del sistema donde se está llevando a cabo la simulación (aparición de la temible pantalla azúl de windows y reinicio del sistema).
 
Una guía visual completa de la forma en que debe llevarse a cabo la simulación de USB en un ordenador utilizando Windows Vista y una máquina virtual se incluye en la documentación de ayuda facilitada.
 
Pantalla de instalación del simulador de dispositivos usb de proteus - isis en windows vista
 
La capacidad de análisis puede ser mejorada incluyendo las representaciones gráficas si se utiliza el módulo de "Simulación Avanzada".
 
 
Ejecutar una simulación USB es una tarea muy diferente a cualquier otra simulación llevada a cabo con Proteus VSM.
 
El proceso que debemos realizar se describe a continuación:
 
  1. Instalación de los controladores USB. Se suministran con la instalación de Proteus y sólo funcionan en equipos con sistema operativo Windows de 32-bits o en máquinas virtuales similares.
  2. Diseñar el esquema electrónico en ISIS para el dispositivo periférico USB que se desea realizar. Se debe colocar y cablear el conector USB en el lugar correspondiente.
  3. Con ayuda del entorno de desarrollo  del dispositivo USB concreto con el que se está llevando a cabo el diseño crear, la aplicación específica. Los fabricantes suelen ofrecer de forma gratuita el software que se encarga de las comunicaciones a bajo nivel. Por ejemplo, en el caso de la familia PIC 18 de Microchip, se puede descargar desde este enlace: http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1486.
  4. Cargar el archivo COF o HEX correspondiente obtenido con la herramienta de desarrollo utilizada en el punto anterior. Esta tarea se realiza desde la ventana de propiedades del  microcontrolador que estamos simulando, que se abre pulsando con el botón derecho del ratón desde ISIS.
  5. Ejecutar la simulación mediante el botón de PLAY situado en la parte inferior de la ventana de ISIS.
  6. Hacer click con el botón izquierdo del ratón en la parte del conector USB para llevar a cabo la conexión del dispositivo USB (esta operación es el equivalente a enchufar el dispositivo físico a su PC donde se está llevando a cabo la simulación).
  7. Utilizar el Analizador de Transacciones USB para controlar y verificar el tráfico de comunicaciones y la simulación avanzada.
  8. Depurar y probar el programa y el circuito electrónico como en cualquier otra simulación Proteus VSM normal.  Hay que tener en cuenta que el Protocolo USB tiene una limitación de 30 segundos de "timeout" por lo que la simulación tiene que responder a las solicitudes dentro de esos 30 segundo.
  9. Detener la simulación utilizando el botón STOP situado en la parte inferior de la ventana de ISIS.
  10. Modificar el programa o el diseño electrónico según sea necesario y volver a ejecutar la simulación para ponerlo de nuevo  a prueba.

Captura de proteus -isis llevando a cabo la simulación de un dispositivo usb

 
Cuando se complete todo el proceso de pruebas satisfactoriamene, generar la red netlist correspondiente para  transferirla a ARES y comenzar con el diseño de la placa de circuito impreso (PCB).

Hasta el momento es posible simular los siguientes microprocesadores con capacidad de comunicaciones USB:
 
Patillaje de un PIC18F450
  • PIC18F4450
  • PIC18F4553
  • PIC18F2450
  • PIC18F2455
  • PIC18F2458
  • PIC18F2550
  • PIC18F2553
  • PIC18F4450
  • PIC18F4455
  • PIC18F4458
  • AT90USB646
  • AT90USB1286


 

Nota: como la lista de microprocesadores soportados puede ampliarse a medida que aparecen nuevos modelos en el mercado, es conveniente consultarnos la disponibilidad en el caso de que el microprocesador que usted desea utilizar no se encuentre en esta relación.

 

El Analizador de Transacciones USB de Proteus es un producto de la suite Proteus (la licencia debe adquirirse como un módulo más) que muestra todas las solicitudes y respuestas que se producen durante la simulación de las comunicaciones de un dispositivo USB. Esto proporciona una ayuda inestimable, tanto para entender el protocolo USB, como para la verificación de la aplicación de software que estamos desarrollando. La ventana principal del analizador consta de dos partes: la lista de solicitudes y la descripción de las solicitudes como se muestra en la siguiente figura:
 
 
Imagen del analizador de transacciones usb de proteus - issi
 
La lista de solicitudes, en el panel izquierdo del analizador, muestra todas las solicitudes en forma de estructura en árbol. Hay tres niveles de solicitudes, las solicitudes IRP (IOCTL, MJ_PNP), las solicitudes de transacción (IN, OUT,SETUP) y el registro de las operaciones asociadas a una determinada transacción.
 
La descripción de cada solicitud se muestra en la parte derecha y proporciona la  información detallada en forma de tabla del elemento seleccionado en la lista de solicitudes. Teniendo en cuenta que la lista de solicitudes está detallada en tres niveles, se posibilita consultar la información de forma comprensible en cada uno de estos niveles: el nivel de IRP, el nivel de transacción y el nivel de registro.
 
La pequeña barra de herramientas en la parte superior del analizador proporciona opciones para iniciar el archivado de las transacciones, detenerlo o borrar el registro donde se ha llevado a cabo el almacenamiento de los datos. Esto es particularmente útil cuando se está interesado en analizar la comunicación después de la fase de configuración o estudiar la respuesta a una determinada actividad desde el controlador host.
 
 

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