Основы программирования SPICE

Программирование моделирования схем с помощью SPICE во многом похоже на программирование на любом другом компьютерном языке:вы должны вводить команды в виде текста в файл, сохранять этот файл на жесткий диск компьютера, а затем обрабатывать содержимое этого файла с помощью программы (компилятора или интерпретатор), который понимает такие команды. В интерпретируемом компьютерном языке компьютер содержит специальную программу, называемую интерпретатором . который переводит написанную вами программу (так называемый исходный файл ) на собственный язык компьютера "на лету" по мере его выполнения: На скомпилированном компьютерном языке написанная вами программа сразу переводится на собственный язык компьютера специальным программа называется компилятором . После того, как написанная вами программа «скомпилирована», полученный исполняемый файл Файл не нуждается в дальнейшем переводе, чтобы быть понятым непосредственно компьютеру. Теперь его можно «запустить» на компьютере, независимо от того, было ли на нем установлено программное обеспечение компилятора: SPICE - это интерпретируемый язык. Чтобы компьютер мог понимать вводимые вами инструкции SPICE, на нем должна быть установлена ​​программа SPICE (интерпретатор): Исходные файлы SPICE обычно называют «списками соединений», хотя иногда их называют «колодами» с каждым строка в файле называется «картой». Симпатично, не правда ли? Списки соединений создаются человеком, похожим на вас, который вводит инструкции построчно с помощью текстового процессора или текстового редактора. Текстовые редакторы намного предпочтительнее текстовых процессоров для любого типа компьютерного программирования, поскольку они создают чистый текст ASCII без специальных встроенных кодов для выделения текста (например, курсив или полужирный шрифты), которые не интерпретируются программным обеспечением интерпретатора и компилятора. Как и в обычном программировании, исходный файл, который вы создаете для SPICE, должен соответствовать определенным правилам программирования. Это компьютерный язык сам по себе, хотя и простой. Я программировал на BASIC и C / C ++ и имея некоторый опыт чтения программ на PASCAL и FORTRAN, я считаю, что язык SPICE намного проще любого из них. По сложности он примерно такой же, как и язык разметки, такой как HTML, а может быть, и в меньшей степени. Существует цикл шагов, которым необходимо следовать при использовании SPICE для анализа схемы. Цикл начинается, когда вы впервые вызываете программу редактирования текста и делаете свой первый набросок списка соединений. Следующим шагом является запуск SPICE в этом новом списке соединений и просмотр результатов. Если вы новичок в SPICE, ваши первые попытки создать хороший список соединений будут чреваты небольшими синтаксическими ошибками. Не волнуйтесь - каждый программист знает, что для достижения мастерства требуется много практики. Если ваш пробный запуск приводит к сообщениям об ошибках или результатам, которые явно неверны, вам необходимо повторно вызвать программу редактирования текста и изменить список соединений. После изменения списка соединений вам нужно снова запустить SPICE и проверить результаты. В таком случае последовательность выглядит примерно так:

• Составьте новый список соединений с помощью программы редактирования текста. Сохраните этот список соединений в файл с именем по вашему выбору.
• Запустите SPICE для этого списка соединений и посмотрите на результаты.
• Если результаты содержат ошибки, снова запустите программу редактирования текста и измените список соединений.
• Снова запустите SPICE и посмотрите на новые результаты.
• Если в выводе SPICE все еще есть ошибки, повторно отредактируйте список соединений с помощью программы редактирования текста. Повторите этот цикл редактирования / запуска столько раз, сколько необходимо, пока не получите желаемый результат.
• После «отладки» списка соединений и получения хороших результатов снова запустите SPICE, только на этот раз перенаправив вывод в новый файл, а не просто наблюдая за ним на экране компьютера.
• Запустите программу редактирования текста или текстовый редактор и откройте только что созданный выходной файл SPICE. Измените этот файл в соответствии с вашими требованиями к форматированию и либо сохраните эти изменения на диск, либо распечатайте их на бумаге.

Чтобы «запустить» «программу» SPICE, вам необходимо ввести команду в интерфейсе командной строки терминала, например, в MS-DOS, UNIX или в опции командной строки MS-Windows DOS:

 специя  

 Слово «spice» вызывает программу интерпретации SPICE (при условии, что на компьютере установлено программное обеспечение SPICE!), Символ «<» перенаправляет содержимое исходного файла интерпретатору SPICE, а  example.cir  - это имя исходного файла для этого примера схемы. Расширение файла « .cir  »Не является обязательным; Я видел « .inp  »(Для« ввода ») и просто«  .txt  Тоже хорошо работают. Он будет работать даже тогда, когда файл списка соединений не имеет расширения. SPICE не заботится о том, как вы его назовете, если у него есть имя, совместимое с файловой системой вашего компьютера (например, для старых машин MS-DOS имя файла не должно превышать 8 символов в длину с 3 расширение символа, без пробелов и других не буквенно-цифровых символов). Когда эта команда введена, SPICE прочитает содержимое файла  example.cir  файл, проанализируйте схему, указанную в этом файле, и отправьте текстовый отчет на стандартный вывод компьютерного терминала (обычно на экран, где вы можете видеть, как он прокручивается). Типичный вывод SPICE представляет собой информацию на несколько экранов, поэтому вы можете просмотреть ее, немного изменив команду:
 
 специя  

 Эта альтернатива «направляет» текстовый вывод SPICE в утилиту «more», которая позволяет отображать только одну страницу за раз. Это означает (на английском языке), что вывод текста SPICE останавливается после одного полного экрана и ждет, пока пользователь не нажмет клавишу клавиатуры, чтобы отобразить следующий полный экран текста. Если вы просто тестируете файл схемы с примером и хотите проверить наличие ошибок, это хороший способ сделать это. 
 
 специя  example.txt 
 

 Эта вторая альтернатива (см. Выше) перенаправляет текстовый вывод SPICE в другой файл с именем  example.txt  , где его можно просмотреть или распечатать. Этот вариант соответствует последнему этапу цикла разработки, указанному ранее. Автор рекомендует использовать эту технику «перенаправления» в текстовый файл только после того, как вы убедились, что ваш пример списка соединений схемы работает хорошо, чтобы вы не тратили время на вызов текстового редактора только для просмотра вывода. на этапах «отладки». Как только у вас есть выход SPICE, сохраненный в  .txt  файла, вы можете использовать текстовый редактор или (еще лучше!) текстовый процессор для редактирования вывода, удаления любых ненужных баннеров и сообщений, даже указав альтернативные шрифты для выделения заголовков и / или данных для более безупречного внешнего вида. Затем, конечно, вы можете распечатать результат на бумаге, если хотите. Поскольку прямой вывод SPICE представляет собой простой текст ASCII, такой файл будет универсально интерпретируемым на любом компьютере, независимо от того, установлен ли на нем SPICE или нет. Кроме того, простой текстовый формат гарантирует, что файл будет очень маленьким по сравнению с файлами графических снимков экрана, созданными симуляторами «укажи и щелкни». Формат файла списка соединений, требуемый SPICE, довольно прост. Файл списка соединений - это не что иное, как простой текстовый файл ASCII, содержащий несколько строк текста, каждая из которых описывает либо компонент схемы, либо специальную команду SPICE. Архитектура схемы определяется путем присвоения номеров точкам подключения каждого компонента в каждой линии, соединения между компонентами обозначаются общими номерами. Изучите приведенный ниже пример принципиальной схемы и соответствующий файл SPICE. Имейте в виду, что принципиальная схема существует только для того, чтобы сделать симуляцию более понятной для людей. SPICE понимает только списки соединений: 
 
 Пример списка соединений v1 1 0 постоянного тока 15 r1 1 0 2,2 тыс. r2 1 2 3,3 тыс. г3 2 0150 .конец 
 

 Каждая строка исходного файла, показанного выше, объясняется здесь:
 
 
  v1  представляет аккумулятор (источник напряжения 1), положительный полюс под номером 1, отрицательный вывод под номером 0, с выходным напряжением постоянного тока 15 вольт. 
 
  r1  представляет собой резистор R  1  на схеме, подключенной между точками 1 и 0, со значением 2,2 кОм. 
 
  r2  представляет собой резистор R  2  на схеме, подключенной между точками 1 и 2, со значением 3,3 кОм. 
 
  r3  представляет собой резистор R  3  на схеме, подключенной между точками 2 и 0, со значением 150 кОм. 
 
 

 Электрически общие точки (или «узлы») в описании схемы SPICE имеют общие номера, почти так же, как провода, соединяющие общие точки в большой схеме, обычно имеют общие метки проводов. Чтобы смоделировать эту схему, пользователь должен ввести эти шесть строк текста в текстовом редакторе и сохранить их как файл с уникальным именем (например,  example.cir  ). После того, как список соединений составлен и сохранен в файл, пользователь затем обрабатывает этот файл с помощью одного из операторов командной строки, показанных ранее ( spice  ) и будут получать на экране своего компьютера следующий текст:
 
 1 ******* 10.10.99 ******** специя 2г.6 3/15/83 ******** 07:32:42 **** * 0пример списка соединений 0 **** входная перечисленная температура =27,000 град. C v1 1 0 постоянного тока 15 r1 1 0 2,2 тыс. r2 1 2 3,3 тыс. г3 2 0150 .конец ***** 10/10/99 ********* специя 2г.6 3/15/83 ****** 07:32:42 ****** 0пример списка соединений 0 **** температура раствора смещения слабого сигнала =27,000 ° C узловое напряжение узловое напряжение (1) 15,0000 (2) 0,6522 токи источника напряжения имя текущее Версия 1 -1.117E-02 общая рассеиваемая мощность 1,67E-01 Вт работа завершена 0 общее время работы 0,02 1 ******* 10/10/99 ******** специя 2г. 6 3/15/83 ****** 07:32:42 ***** 0 **** входная перечисленная температура =27,000 град. C 
 

 SPICE начинает с печати времени, даты и версии, используемых в верхней части вывода. Затем он перечисляет входные параметры (строки исходного файла), за которыми следует отображение показаний напряжения постоянного тока от каждого узла (ссылочный номер) до земли (всегда ссылочный номер 0). Далее следует список показаний тока через каждый источник напряжения (в данном случае только один, v1). Наконец, печатается общая рассеиваемая мощность и время вычисления в секундах. Все выходные значения, предоставленные SPICE, отображаются в экспоненциальном представлении. Приведенный выше список выходных данных SPICE является немного подробным на вкус большинства людей. Для окончательной презентации было бы неплохо обрезать весь ненужный текст и оставить только самое важное. Вот пример того же вывода, перенаправленного в текстовый файл ( spice  example.txt  ), затем разумно обрезать текстовым редактором для окончательной презентации и распечатать:
 
 пример списка соединений v1 1 0 постоянного тока 15 r1 1 0 2,2 тыс. r2 1 2 3,3 тыс. г3 2 0150 .конец 
 
 напряжение узла напряжение узла (1) 15,0000 (2) 0,6522 
 
 токи источника напряжения имя текущее Версия 1 -1.117E-02 
 
 общая рассеиваемая мощность 1,67E-01 Вт 
 

 Одна из очень хороших особенностей SPICE заключается в том, что и входные, и выходные форматы представляют собой обычный текст, который является наиболее универсальным и легко редактируемым электронным форматом. Практически  любой  компьютер сможет редактировать и отображать этот формат, даже если сама программа SPICE не находится на этом компьютере. При желании пользователь может использовать расширенные возможности программ обработки текста, чтобы результат выглядел более привлекательно. Комментарии можно даже вставлять между строками вывода для большей ясности для читателя. 
 

            


            

               История SPICE        
                Интерфейс командной строки