第 1 章 软件简介

1.1 研发背景

当前 EDA 软件工具领域中，国外已形成以 ANSYS、MathWorks、AutoCAD、SolidWorks 等为代表的成熟工业软件生态，在系统底层模型、高保真动态仿真和 AI 辅助设计方面占据绝对优势，西屋、西门子等企业更提供高度成熟的仿真验证工具链。

国内在自控系统领域，基础设计工具仍严重依赖国外软件：在 EDA 设计工具、CPU 设计仿真、数字电路教学等领域中，通常采用国外基础 EDA 工具软件和 Windows、Mac OS 等操作系统进行设计与验证；复杂数字系统设计中通常采用 Verilog、VHDL 等硬件描述语言进行开发设计，实时调试困难。缺乏能在我国自主设计的国产操作系统（如麒麟、统信等）上独立开发与运行的系统设计与验证工具，我国在电路仿真与设计工具方面仍面临对国外工业软件技术依赖、安全性不足等瓶颈。

围绕电路仿真软件操作复杂、场景适配性不足等痛点，以及基于 Verilog/VHDL 等硬件描述语言的复杂数字系统设计存在实时调试困难、验证效率不高、设计仿真效率较低等瓶颈，天府绛溪实验室微光中心与四川新先达测控技术有限公司联合完成“NESIM-纽西蒙”电路与系统仿真软件研发。

NESIM 采用自主设计的图形化硬件描述语言 HDL-X，是国内首款同时支持模拟电路、数字电路、模数混合系统、复杂数字系统、微处理器和信号与系统的仿真软件。

1.2 软件操作界面

仿真软件的操作界面可分为 菜单栏、器件选择区、电路绘制区、仿真操作栏 四大部分，此外左侧为 工程管理区。

图1-1 软件操作界面

界面分区	位置	作用
菜单栏	顶部	文件、工程、编辑、画布属性、器件管理工具等
工程管理区	左侧上部	仿真工程的树形管理与增删改
器件选择区	左侧下部	按分类选取器件并拖入画布
电路绘制区	中部	放置器件、绘制导线、放置电路节点
仿真操作栏	顶部工具条	编辑、清除连接、检查连接、模拟开始、缩放等

1.3 支持的教学领域与实验清单

软件在教学领域应用面广泛，覆盖 模拟电路、数字电路、数模混合电路、通信工程、计算机组成原理、微处理器及信号与系统 七大核心领域，共提供超百个可仿真实训项目，并可持续扩展。

表1-1 NESIM-A-电路与系统仿真软件实验清单

仿真领域	器件/功能	实验数量	合计
模拟电路	线性模拟器件	3	33
模拟电路	二极管	2
模拟电路	三极管	15
模拟电路	场效应管	2
模拟电路	集成运算放大器	3
模拟电路	核电子学前端电路	8
微处理器	8051 单片机	12	12
数字电路	基本逻辑门电路	6	33
数字电路	组合逻辑电路	12
数字电路	时序逻辑电路	15
数模混合电路	随机数生成器	1	9
数模混合电路	DAC	3
数模混合电路	ADC	1
数模混合电路	单道脉冲幅度分析器	4
通信工程	复杂数字系统设计	4	8
通信工程	串并转换	1
通信工程	UART、SPI、IIC	1
FPGA 图形化编程	复杂数字系统设计	10	10
计算机组成原理	Hack-16 位计算机	5	5
信号与系统	加减乘除、括号、函数、滤波器	20	20

关于原表数值

原手册表 1-1 中「通信工程」一行的合计值为 8，其明细项（4 + 1 + 1）合计为 6。此处按原表照录，未作修改。

1.4 信号源能力

软件信号源除了可提供矩形、正弦等周期信号之外，还能提供负指数信号，并可叠加高斯白噪声。

图1-2 软件信号源（六种输出波形）

信号源可用的六种类型（对应参数 Style = 0~5）依次为：正弦波、斜波、三角波、正相单指数衰减信号、负相单指数衰减信号、占空比可调的方波信号。详见 2.4.1 信号源。

1.5 器件库

基于图形化硬件描述语言 HDL-X，软件集成了几十种器件：

• 器件连接：导线、电路节点
• 仪表：信号源、电压电流表、示波器
• 模拟元器件：电阻、电容、运算放大器、二极管、双极型三极管、场效应管、电源等
• 常规数字器件：逻辑门、计数器、3-8 译码器、LED 数码管、D 触发器等
• 复杂数字器件：通讯接口的串并转换、UART 和 SPI，Hack16 位计算机的算术逻辑单元、寄存器、存储器、总线等

图1-3 软件器件库（常规数字器件 / 复杂数字系统 / Hack16 位计算机）

软件器件库允许基于 HDL-X 自定义器件，灵活适配不同教学需求 —— 具体做法见 2.3 仿真操作栏 · 修改器件 / 添加器件。