ไซเปรส พีเอสโอซี

บอร์ดพัฒนา PSoC 1 สำหรับการตรวจจับแบบคาปาซิทีฟ พร้อมโปรแกรมเมอร์/ดีบักเกอร์ MiniProg

PSoC (programmable system on a chip ) คือตระกูลของวงจรรวม ไมโครคอนโทรลเลอร์ จากCypress Semiconductorชิปเหล่านี้ประกอบด้วย แกนประมวลผล CPUและ อาร์เรย์ สัญญาณผสมของอุปกรณ์ต่อพ่วงแบบอนาล็อกและดิจิทัลแบบบูรณาการที่สามารถกำหนดค่าได้

ประวัติศาสตร์

ในปี พ.ศ. 2545 Cypress เริ่มจัดส่ง PSoC 1 ในปริมาณเชิงพาณิชย์^{[ 1 ]}เพื่อส่งเสริม PSoC ทาง Cypress ได้สนับสนุน "PSoC Design Challenge" ใน นิตยสาร Circuit Cellarในปี พ.ศ. 2545 และ พ.ศ. 2547 ^{[ 2 ]}

ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2556 Cypress ได้เปิดตัว PSoC 4 ซึ่งเป็นรุ่นที่สี่ PSoC 4 มี CPU ARM Cortex-M0 แบบ 32 บิต พร้อมบล็อกอนาล็อกที่ตั้งโปรแกรมได้ ( แอม พลิฟายเออร์ปฏิบัติการและตัวเปรียบเทียบ) บล็อกดิจิทัลที่ตั้งโปรแกรมได้ ( UDB ที่ใช้ PLD ) การกำหนด ^{เส้นทาง}ที่ตั้งโปรแกรมได้ และ GPIO ที่ยืดหยุ่น (กำหนดเส้นทางฟังก์ชันใดๆ ไปยังพินใดก็ได้) บล็อกการสื่อสารแบบอนุกรม (สำหรับ SPI, UART, I2C ) บล็อกตัวจับเวลา/ ตัวนับ/PWM และอื่นๆ^{[ 3 ]}

PSoC ถูกนำไปใช้ในอุปกรณ์ตั้งแต่แบบง่ายๆ อย่างแปรงสีฟัน Sonicare และรองเท้าผ้าใบ Adidas ไปจนถึงอุปกรณ์ที่ซับซ้อนอย่างกล่องรับสัญญาณTiVo PSoC ตัวหนึ่งถูกใช้ใน การตรวจจับแบบ capacitiveสำหรับวงล้อเลื่อน แบบสัมผัส บนวงล้อคลิก ของ Apple iPod

ในปี 2014 Cypress ได้ขยายตระกูล PSoC 4 โดยการรวม วิทยุ Bluetooth Low Energyเข้ากับชิปประมวลผล PSoC 4 Cortex-M0 ในชิปแบบโมโนลิธิกชิ้นเดียว

ในปี 2559 Cypress ได้เปิดตัว PSoC 4 S-Series ซึ่งมีCPU ARM Cortex-M0+ ^{[ 4 ]}

ภาพรวม

วงจรรวม PSoC ประกอบด้วยแกนหลัก บล็อกอนาล็อกและดิจิทัลที่ปรับแต่งได้ และการกำหนดเส้นทางและการเชื่อมต่อที่ตั้งโปรแกรมได้ บล็อกที่ปรับแต่งได้ใน PSoC คือความแตกต่างที่สำคัญที่สุดจากไมโครคอนโทรลเลอร์อื่นๆ

PSoC มีพื้นที่หน่วยความจำแยกกันสามส่วน ได้แก่ SRAM แบบเพจสำหรับข้อมูลหน่วยความจำแฟลชสำหรับคำสั่งและข้อมูลคงที่ และรีจิสเตอร์ I/O สำหรับควบคุมและเข้าถึงบล็อกตรรกะและฟังก์ชันที่กำหนดค่าได้ อุปกรณ์นี้สร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยี SONOS

PSoC มีลักษณะคล้ายกับASICกล่าวคือ สามารถกำหนดฟังก์ชันที่หลากหลายให้กับบล็อกต่างๆ และเชื่อมต่อกันบนชิปได้ แต่แตกต่างจาก ASIC ตรงที่ไม่จำเป็นต้องมีกระบวนการผลิตพิเศษใดๆ ในการสร้างการกำหนดค่าแบบกำหนดเอง เพียงแค่ใช้โค้ดเริ่มต้นที่สร้างโดยIDE ของ Cypress อย่าง PSoC Designer (สำหรับ PSoC 1) หรือPSoC Creator (สำหรับ PSoC 3 / 4 / 5) เท่านั้น

PSoC มีลักษณะคล้ายกับFPGAตรงที่ต้องทำการตั้งค่าเมื่อเปิดเครื่อง แต่การตั้งค่านี้เกิดขึ้นโดยการโหลดคำสั่งจากหน่วยความจำแฟลชภายในเครื่อง

PSoC มีลักษณะคล้ายกับไมโครคอนโทรลเลอร์ที่รวมกับ PLD และอนาล็อกที่ตั้งโปรแกรมได้ โค้ดจะถูกเรียกใช้เพื่อโต้ตอบกับฟังก์ชันอุปกรณ์ต่อพ่วงที่ผู้ใช้กำหนด (เรียกว่า "คอมโพเนนต์") โดยใช้ API และรูทีนการขัดจังหวะที่สร้างขึ้นโดยอัตโนมัติPSoC DesignerหรือPSoC Creatorจะสร้างโค้ดการกำหนดค่าเริ่มต้น ทั้งสองโปรแกรมรวม API ที่เริ่มต้นคอมโพเนนต์ที่ผู้ใช้เลือกตามความต้องการของผู้ใช้ในGUI ที่คล้ายกับ Visual Studio

บล็อกอนาล็อกและดิจิทัลที่สามารถกำหนดค่าได้

ด้วยการใช้บล็อกอนาล็อกและดิจิทัลที่กำหนดค่าได้ นักออกแบบสามารถสร้างและเปลี่ยนแปลงแอปพลิเคชันฝังตัวแบบผสมสัญญาณได้ บล็อกดิจิทัลเป็นเครื่องสถานะที่ได้รับการกำหนดค่าโดยใช้รีจิสเตอร์ของบล็อก มีบล็อกดิจิทัลสองประเภท ได้แก่ บล็อกตัวสร้างดิจิทัล (DBBxx) และบล็อกการสื่อสารดิจิทัล (DCBxx) เฉพาะบล็อกการสื่อสารเท่านั้นที่สามารถมีโมดูลผู้ใช้แบบอนุกรม I/O เช่น SPI, UART เป็นต้น

แต่ละบล็อกดิจิทัลถือเป็นทรัพยากร 8 บิตที่นักออกแบบสามารถกำหนดค่าได้โดยใช้ฟังก์ชันดิจิทัลที่สร้างไว้ล่วงหน้าหรือโมดูลผู้ใช้ (UM) หรือโดยการรวมบล็อกเข้าด้วยกัน จะเปลี่ยนให้เป็นทรัพยากร 16, 24 หรือ 32 บิต การต่อโมดูลผู้ใช้เข้าด้วยกันเป็นวิธีการสร้าง PWM และตัวจับเวลา 16 บิต

บล็อกอนาล็อกมีสองประเภท ประเภทแรกคือบล็อกเวลาต่อเนื่อง (CT) ซึ่งประกอบด้วยวงจรขยายสัญญาณปฏิบัติการ (op-amp) และกำหนดเป็น ACBxx โดยที่ xx คือ 00–03 ประเภทที่สองคือบล็อกตัวเก็บประจุแบบสวิตช์ (SC) ซึ่งอนุญาตให้มีการไหลของสัญญาณอนาล็อกที่ซับซ้อน และกำหนดเป็น ASCxy โดยที่ x คือแถวและ y คือคอลัมน์ของบล็อกอนาล็อก นักออกแบบสามารถปรับเปลี่ยนและปรับแต่งแต่ละโมดูลให้เข้ากับการออกแบบใดๆ ก็ได้

การกำหนดเส้นทางและการเชื่อมต่อแบบโปรแกรมได้

การกำหนดเส้นทางสัญญาณที่ยืดหยุ่นของอาร์เรย์สัญญาณผสม PSoC ช่วยให้นักออกแบบสามารถกำหนดเส้นทางสัญญาณไปยังและจากพิน I/O ได้อย่างอิสระมากกว่าไมโครคอนโทรลเลอร์คู่แข่งหลายตัว บัสส่วนกลางช่วยให้สามารถมัลติเพล็กซ์สัญญาณและดำเนินการทางตรรกะได้ Cypress ระบุว่าสิ่งนี้ช่วยให้นักออกแบบสามารถกำหนดค่าการออกแบบและทำการปรับปรุงได้ง่ายและรวดเร็วยิ่งขึ้น และลดการแก้ไข PCB น้อยกว่าวิธีการใช้เกตตรรกะดิจิทัลหรือไมโครคอนโทรลเลอร์คู่แข่งที่มีพินฟังก์ชันคงที่มากกว่า

ชุด

อุปกรณ์เหล่านี้แบ่งออกเป็นห้าตระกูลหลัก โดยแต่ละตระกูลใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่แตกต่างกัน:

PSoC 1 – ซีรี่ส์ CY8C2xxxx – แกนประมวลผล M8C
PSoC 3 – ซีรี่ส์ CY8C3xxxx – แกนประมวลผล8051
PSoC 4 – ซีรี่ส์ CY8C4xxxx – แกนประมวลผลARM Cortex-M0 ^{[ 5 ]}
PSoC 5/5LP – ซีรี่ส์ CY8C5xxxx – แกนประมวลผลARM Cortex-M3
PSoC 6 – ซีรี่ส์ CY8C6xxxx – แกนประมวลผล ARM Cortex-M4 พร้อมแกนประมวลผล ARM Cortex-M0+เพิ่มเติม(ในบางรุ่น) ^{[ 6 ]}

บลูทูธพลังงานต่ำ

ตั้งแต่ปี 2014 Cypress เริ่มนำเสนออุปกรณ์ PSoC 4 BLE ที่มี Bluetooth Low Energy (Bluetooth Smart) ในตัว ซึ่งสามารถใช้สร้างผลิตภัณฑ์ที่เชื่อมต่อโดยใช้ประโยชน์จากบล็อกอนาล็อกและดิจิทัล^{[ 7 ]}ผู้ใช้สามารถเพิ่มและกำหนดค่าโมดูล BLE ได้โดยตรงใน PSoC Creator นอกจากนี้ Cypress ยังมีสแต็ก Bluetooth Low Energy ที่สมบูรณ์ซึ่งได้รับอนุญาตจากMindtreeพร้อมฟังก์ชันการทำงานทั้งแบบ Peripheral และ Central ^{[ 8 ]}ซีรี่ส์ PSoC 6 ประกอบด้วยเวอร์ชันที่มี BLE รวมถึง คุณสมบัติ Bluetooth 5รวมถึงระยะการใช้งานที่ขยายขึ้นหรือความเร็วที่สูงขึ้น

สรุป

PSoC 1	PSoC 3	PSoC 4	PSoC 5/5LP	PSoC 6
หน่วยประมวลผล M8C 8 บิตความเร็วสูงสุด 24 MHz, 4 MIPS	หน่วยประมวลผล 8 บิต 8051 (รอบการทำงานเดียว) ความเร็วสูงสุด 67 MHz, 33 MIPS	หน่วยประมวลผล ARM Cortex-M0 32 บิตความเร็วสูงสุด 48 MHz, ? MIPS	หน่วยประมวลผล ARM Cortex-M3 32 บิตความเร็วสูงสุด 80 MHz, 84 MIPS	ARM Cortex-M4 32 บิต(ความเร็วสูงสุด 150 MHz) ARM Cortex-M0+ 32 บิต(ความเร็วสูงสุด 100 MHz)
หน่วยความจำแฟลช: 4 KB ถึง 32 KB หน่วยความจำ SRAM: 256 ไบต์ ถึง 2 KB	หน่วยความจำแฟลช: 8 KB ถึง 64 KB หน่วยความจำ SRAM: 3 KB ถึง 8 KB	หน่วยความจำแฟลช: 16 KB ถึง 256 KB หน่วยความจำ SRAM: 2 KB ถึง 32 KB	หน่วยความจำแฟลช: 32 KB ถึง 256 KB หน่วยความจำ SRAM: 8 KB ถึง 64 KB	หน่วยความจำแฟลช: 512 KB ถึง 2048 KB หน่วยความจำ SRAM: 128 KB ถึง 512 KB ขยายได้โดยใช้ SPI สี่ตัว
ไอ^เอสพี, เอสพีไอ, ยูอาร์อาร์ที, เอฟเอฟ, ยูเอสบี 2.0	I²C , SPI, UART, LIN, ^FS , USB 2.0, ^I²S , CAN	I ² C, SPI, UART, CAN	ไอ²ซี, เอสพีไอ, ยูอาร์ที, ลิน, แคน, FS USB 2.0, I ² S	I²C , SPI, UART, LIN, ^BLE (ตัวเลือกเสริม), FS USB 2.0 (ตัวเลือกเสริมสำหรับโฮสต์และอุปกรณ์)
บล็อก PSoC ดิจิทัล 16 บล็อก	16 ถึง 24 UDB (Universal Digital Blocks)	4 ถึง 8 UDB	20 ถึง 24 UDB	0 ถึง 12 UDB
1. ตัวแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิทัลแบบเดลต้า-ซิกมา (6 ถึง 14 บิต) 131 ksps ที่ 8 บิต; 1. ตัวแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิทัลแบบซิกมา-เดลต้า (สำหรับการตรวจจับแบบคาปาซิทีฟ) DAC สูงสุดสองตัว (6 ถึง 8 บิต)	1. ตัวแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิทัลแบบเดลต้า-ซิกมา (8 ถึง 20 บิต) 192 ksps ที่ 12 บิต; DAC สูงสุดสี่ตัว (8 บิต)	1. ตัวแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิทัลแบบ SAR (12 บิต) 1 เมกะวินาทีต่อวินาที ที่ความละเอียด 12 บิต; DAC สูงสุดสองตัว (7 ถึง 8 บิต)	1. ตัวแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิทัลแบบเดลต้า-ซิกมา (8 ถึง 20 บิต) 192 ksps @12-bit; ตัวแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิทัลแบบ SAR 2 ตัว (12 บิต) 1 เมกะวินาทีต่อวินาที ที่ความละเอียด 12 บิต; DAC สูงสุดสี่ตัว (8 บิต)	1 SAR ADC (12 บิต) 1 MSPS 1. DAC โหมดแรงดันไฟฟ้า 12 บิต
อินพุต/เอาต์พุตสูงสุด 64 ช่อง	อินพุต/เอาต์พุตสูงสุด 72 ช่อง	อินพุต/เอาต์พุตสูงสุด 98 ช่อง	อินพุต/เอาต์พุตสูงสุด 72 ช่อง	อินพุต/เอาต์พุตสูงสุด 104 ช่อง
การทำงาน: 1.7 V ถึง 5.25 V กระแสไฟขณะทำงาน: 2 mA, กระแสไฟขณะพัก: 3 μA กระแสไฟจำศีล: ?	การทำงาน: 0.5 V ถึง 5.5 V ใช้งานอยู่: 1.2 mA, สลีป: 1 μA, ไฮเบอร์เนต: 200 nA	การทำงาน: 1.71 V ถึง 5.5 V ใช้งานอยู่: 1.6 mA, สลีป: 1.3 μA, ไฮเบอร์เนต: 150 nA	การทำงาน: 2.7 V ถึง 5.5 V ใช้งานอยู่: 2 mA, สลีป: 2 μA, ไฮเบอร์เนต: 300 nA
ต้องใช้ ICE Cube และ FlexPods		SWD บนชิป, ดีบัก	JTAG, SWD, SWV, ดีบัก, ติดตามการ ทำงาน บนชิป
ชุดพัฒนา CY8CKIT-001	ชุดพัฒนา CY8CKIT-001 ชุดพัฒนา CY8CKIT-030	CY8CKIT-040 ชุดอุปกรณ์ Pioneer 4000 CY8CKIT-042 ชุดอุปกรณ์ Pioneer 4200 ชุดอุปกรณ์สร้างต้นแบบ CY8CKIT-043 4200M CY8CKIT-044 ชุดอุปกรณ์บุกเบิก 4200M CY8CKIT-046 ชุดอุปกรณ์บุกเบิก 4200L CY8CKIT-049 ชุดอุปกรณ์ต้นแบบ 4100	ชุดพัฒนา CY8CKIT-001 ชุดพัฒนา CY8CKIT-050 ชุดสร้างต้นแบบ CY8CKIT-059	ชุดอุปกรณ์บุกเบิก CY8CKIT-062-BLE

เครื่องมือพัฒนา

นักออกแบบ PSoC

นี่คือซอฟต์แวร์ IDE รุ่นแรกที่ใช้ในการออกแบบ ดีบัก และเขียนโปรแกรมอุปกรณ์ PSoC 1 โดยมีคุณสมบัติพิเศษมากมาย รวมถึงไลบรารีของอุปกรณ์ต่อพ่วงแบบอนาล็อกและดิจิทัลที่ผ่านการตรวจสอบคุณสมบัติล่วงหน้าแล้ว ในสภาพแวดล้อมการออกแบบแบบลากและวาง ซึ่งสามารถปรับแต่งให้ตรงกับความต้องการในการออกแบบเฉพาะได้โดยใช้ประโยชน์จากไลบรารี API ที่สร้างขึ้นแบบไดนามิก

ผู้สร้าง PSoC

PSoC Creator เป็นซอฟต์แวร์ IDE รุ่นที่สองสำหรับการออกแบบ ดีบัก และเขียนโปรแกรมอุปกรณ์ PSoC 3 / 4 / 5 IDE สำหรับการพัฒนานี้ผสานรวมกับโปรแกรมแก้ไขการออกแบบกราฟิกที่ใช้งานง่าย เพื่อสร้างสภาพแวดล้อมการออกแบบร่วมระหว่างฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่มีประสิทธิภาพ PSoC Creator ประกอบด้วยส่วนประกอบพื้นฐานสองส่วน โปรแกรมนี้ช่วยให้ผู้ใช้สามารถเลือก กำหนดค่า และเชื่อมต่อวงจรที่มีอยู่บนชิปและส่วนประกอบต่างๆ ซึ่งเทียบเท่ากับอุปกรณ์ต่อพ่วงบน MCU สิ่งที่ทำให้ PSoC น่าสนใจคือความเป็นไปได้ในการสร้างอุปกรณ์ต่อพ่วงเฉพาะแอปพลิเคชันของตนเองในฮาร์ดแวร์ Cypress เผยแพร่ชุดส่วนประกอบหลายครั้งต่อปี ผู้ใช้ PSoC จะได้รับอุปกรณ์ต่อพ่วงใหม่สำหรับฮาร์ดแวร์ที่มีอยู่โดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายหรือซื้อฮาร์ดแวร์ใหม่ PSoC Creator ยังให้ความอิสระอย่างมากในการกำหนดอุปกรณ์ต่อพ่วงให้กับพิน I/O

คอร์เท็กซ์-เอ็ม

เครื่องมือพัฒนา ARM ทั่วไปสำหรับ PSoC 4 และ PSoC 5

เอกสารประกอบ

PSoC 4 / 5

เอกสารประกอบสำหรับชิป ARM ทั้งหมดมีปริมาณมากจนน่าตกใจ โดยเฉพาะสำหรับผู้เริ่มต้น เอกสารประกอบสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์จากทศวรรษก่อนๆ สามารถรวบรวมไว้ในเอกสารเดียวได้อย่างง่ายดาย แต่เมื่อชิปมีการพัฒนาขึ้น เอกสารประกอบก็มีขนาดใหญ่ขึ้นตามไปด้วย เอกสารประกอบทั้งหมดสำหรับชิป ARM นั้นเข้าใจยากเป็นพิเศษ เนื่องจากประกอบด้วยเอกสารจากผู้ผลิต IC ( Cypress Semiconductor ) และเอกสารจากผู้จำหน่ายแกน CPU ( ARM Holdings )

โครงสร้างเอกสารแบบเรียงจากบนลงล่างโดยทั่วไปจะเป็นดังนี้: เว็บไซต์ของผู้ผลิต, สไลด์การตลาดของผู้ผลิต, เอกสารข้อมูลจำเพาะของผู้ผลิตสำหรับชิปทางกายภาพที่เฉพาะเจาะจง, คู่มืออ้างอิงโดยละเอียดของผู้ผลิตที่อธิบายอุปกรณ์ต่อพ่วงทั่วไปและแง่มุมต่างๆ ของตระกูลชิปทางกายภาพ, คู่มือผู้ใช้ทั่วไปสำหรับแกน ARM, คู่มืออ้างอิงทางเทคนิคสำหรับแกน ARM, คู่มืออ้างอิงสถาปัตยกรรม ARM ที่อธิบายชุดคำสั่ง

แผนผังเอกสารประกอบการใช้งาน PSoC 4/5 (จากบนลงล่าง)

เว็บไซต์ PSoC
สไลด์การตลาดของ PSoC
เอกสารข้อมูลจำเพาะของ PSoC
คู่มืออ้างอิง PSoC
เว็บไซต์หลักของ ARM
คู่มือการใช้งานทั่วไปสำหรับแกนประมวลผล ARM
คู่มืออ้างอิงทางเทคนิคหลักของ ARM
คู่มืออ้างอิงสถาปัตยกรรม ARM

Cypress Semiconductor มีเอกสารเพิ่มเติม เช่น คู่มือผู้ใช้บอร์ดประเมินผล บันทึกการใช้งาน คู่มือเริ่มต้นใช้งาน เอกสารไลบรารีซอฟต์แวร์ รายการแก้ไขข้อผิดพลาด และอื่นๆ โปรดดู ส่วน "ลิงก์ภายนอก"สำหรับลิงก์ไปยังเอกสารอย่างเป็นทางการของ PSoC และ ARM

ดูเพิ่มเติม

อ่านเพิ่มเติม

ลิงก์ภายนอก

เอกสารทางการของ PSoC

เว็บไซต์อย่างเป็นทางการของ PSoC
- ซอฟต์แวร์ PSoC Designerสำหรับตระกูล PSoC 1
- ซอฟต์แวร์ PSoC Creatorสำหรับตระกูล PSoC 3 / 4 / 5LP
- ซอฟต์แวร์ PSoC Programmerสำหรับตระกูล PSoC 1 / 3 / 4 / 5LP

เอกสารอย่างเป็นทางการของ ARM สำหรับ PSoC 4 / 5

อื่น

นักพัฒนา PSoC
บทเรียน PSoC สำหรับผู้เชี่ยวชาญด้าน IoT
เว็บไซต์Psoc-chile El primer ใน Español sobre Microcontroladore Psoc

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]