PSoC的继承开发环境与开发关键

文章摘要： PSOC微处理器拥有多系列、多规格的应用芯片，以满足不同用户的不同层次的需要，如CY8C26XXX／CY8C24XXX／CY8C22XXX等等。它的出现使设计者逐步摆脱了板级电子系统设计方法层次而进入芯片级电子系统设计，减少了单片机的品种和规格，同时更有利于新品开发和升级换代。与同种价位的普通单片机比较，其丰富的内部资源、新颖的设计界面、灵活的设计方式、简单的编程技巧都使其极具特点。文中以CY8C24223为例，介绍一种典型应用——基于PSoC可编程片上系统的感烟火灾探测器。它将对烟雾变化信号的放大、处理、模数转换功能集成到微处理器的内部完成，减少了芯片的外围器件，提高了系统整体的集成性能。

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 PSOC微处理器拥有多系列、多规格的应用芯片，以满足不同用户的不同层次的需要，如CY8C26XXX／CY8C24XXX／CY8C22XXX等等。它的出现使设计者逐步摆脱了板级电子系统设计方法层次而进入芯片级电子系统设计，减少了单片机的品种和规格，同时更有利于新品开发和升级换代。与同种价位的普通单片机比较，其丰富的内部资源、新颖的设计界面、灵活的设计方式、简单的编程技巧都使其极具特点。文中以CY8C24223为例，介绍一种典型应用——基于PSoC可编程片上系统的感烟火灾探测器。它将对烟雾变化信号的放大、处理、模数转换功能集成到微处理器的内部完成，减少了芯片的外围器件，提高了系统整体的集成性能。

       1 内部资源及开发环境

       1.1 内部资源介绍

       PSoC内部有一个高速M8C内核、快闪内存和SRAM数据内存 ，以及可进行多种配置的模拟模块阵列和数字模块阵列；内核采用Haryard结构，具有独立的程序存储器和数据存储器总线，处理器工作频率可达到24 MHz。对于不同系列、不同型号的片上系统，其内部资源配置不同。以CY8C24223芯片为例，内部具有4 KB的Flash以及256 B的片内SRAM数据存储器；4个数字模块、6个模拟模块；16个通用I／0口，最大输出电流可达25 mA，每个I／O口引脚均可通过编程设置，所有I／O口引脚都能作为中断源；具有存储字节可变的EEPROM模块和ISSP串行编程功能。

       1.2 集成开发环境lDE   

       用于PSoC的集成开发环境PSoC Designer是一种功能齐全、基于Gul的设计工具套件。它分为设备编辑子系统、应用编辑子系统和调试程序子系统。其界面将根据不同的子系统而被分割成多个活动窗口。其中最具特色的是设备编辑子系统，具有相当的灵活性和可操作性，如图l所示。

       用户可通过选择和放置用户模块、配置参数、连接模块、定义引脚功能、生成应用文件API来最终完成设备编辑工作。在产品的开发研制过程中，无论是更改设计原理还是更改设计参数，都无需在PCB板上进行，而只需借助简单的鼠标点击选项就可对硅片进行重新配置，快速、简单地完成产品的功能块选用以及功能块之间的连线。

       2 PSoC片上系统的开发关键

       2.1 混合信号阵列的系统级集成

       用户的模拟模块阵列和数字模块阵列的可配置性是这一可编程片上系统的最大特点，它不同于FPGA或CPLD嵌入式片上系统。FPGA与CPLD是对逻辑门阵列进行现场编辑，而PSoC‘微处理器不仅能对数字模块进行动态配置，同时也能对模拟模块进行动态配置，实现混合信号阵列的系统级集成。   

       在应用时，片上系统中的数字模块阵列可配置成多种功能，如定时／计数器、UART、SPI、CRC发生器、PWM等等；模拟模块阵列可配置成具有不同工作方式的ADC、可编程增益放大器PGA、比较器、可编程滤波器、DAC等等。通过用数字模块配置的定时器作为ADC的采样频率等等类似方法，实现数字模块阵列和模拟模块阵列的集成应用，使PSoC微处理器具有强大的混合信号阵列的系统级集成功能。   

       PSoC微处理器的模块功能中，最简单的混合信号集成功能的应用是A／D转换器。PSoC微处理器支持多种A／D转换器，如14位递增式、11位△-∑ADC、8位逐次逼近式ADC和6位SAR-ADC。用户可根据A／D转换精度和转换时间的设计要求，设置不同工作方式的A／D模块。以配置一个8位△-A／D转换器为例，转换器需占用微处理器的内部资源为：1个数字模块、1个开关电容模拟SC模块、1个外部模拟输入引脚，以及生成8位△-ΣA／D转换器应用程序API所需的8字节的内部RAM和143字节的Flash。    图2是一个8位△-∑A／D转换器的结构框图。它由模拟开关电容SC模块、8位定时器和抽样器各一个组成。模拟开关电容SC模块完成信号的采集与转换工作；8位定时器用于配置数据时钟信号来控制采样速率，采样速率为O．125 ksps～31．25 ksps；△-∑型ADC里的抽样器实际上是一个SINC2滤波器。在x域，它的传递函数如下：

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