1、 毕业论文 文献综述 电气工程及自动化 PSoC 的特点以及应用的研究 摘要： Cypress 公司推出的可编程 PSoc 系列，是在芯片内部提供可编程的数字和模拟阵列，其中数字阵列可配置成：定时器、 PWM、计数器、 IrDA、 UART 和 SPI 等模块，模拟阵列可配置成：放大器、ADC、 DAC、滤波器和比较器等模拟模块，此系列省去了传统的需要设计外围电路的麻烦，节省了时间和开支。它的出现将为控制设计注入新的动力。本文将对 PSoC 的特点做一介绍，并例举其典型应用。 关键字： PSoC Cypress PSoC 简介 PSoC 即可 编程片上系统（ Programmable Syst
2、em on Chip）。 Cypress 公司生产的 PSoC 包括CY8C29xxx/27xxx/24xxx/22xxx/21xxx 系列，它们基本结构相同，但是所拥有的可编程资源类型和数目却有所区别。整个系统是由 PSoC 核、数字阵列、模拟阵列和附加的系统资源组成。其中 PSoC的核就是称之为 M8C 的 8 位微处理器，以及相应的 Flash 存储器、 SRAM、 SROM 和两个时钟源组成 1。而数字阵列则包含至少一排（ 4 个）的数字模块，模拟阵列则包含至少一列（ 3 个）的模拟模块，附加 的系统资源主要有采样滤波器、数字时钟、乘加器、 I2C、系统复位（包含 POR和 LVD）、
3、开关泵、内部电压参考和 I/O 模拟输入多路器。 2即使 PSoC 的核心是一个 8 位的微处理器，但是因为数字阵列中的数字模块和模拟阵列中的模拟模块是互通和可配置的，所以它可以处理数字信号和模拟信号，这就是它被称为既有嵌入式为控制器内核的混合信号阵列的原因。 2 PSoC 的开发基于成熟而又丰富的用户模块，它极大地减少甚至消除了设计人员在成千上万种外围器件中选择的烦恼，节省了外围接口电路调试及修改电路的时间和精力，并有效的提高了成 功率，灵活性，可靠性以及开发效率。 PSoC 采用了一种新的模式新的架构 3，它通过可配置的数字和模拟单元灵活的构造方便实用的用户模块，这一点是传统的或是走传统路
4、线的单片机所不具备的。再加上 PSoC 可以动态重构，就是在应用中通过程序改变存储在片内闪存中设定的参数，可以重新定义系统所需要的功能模块的种类和数量，动态的完成片上资源的重新分配，来实现新的外围器件的功能，这保证了系统资源的最大化，最合理化和最经济化的应用。 PSoC 应用系统的设计流程 PSoC 的设计系统就是指以 PSoC 单片机为核心，并再配上一定 的外围电路和扩展功能以及一些设备和软件，可以完整的实现某种或者多种功能的系统。它的设计流程应该包括 4 部分，系统任务和方法的确立，系统硬件的设计和 PSoC 接口的配置， PSoC 软件的设计，系统的调试和程序的下载 4。调试成功后的程序
5、固化到芯片后，便可以脱机运行了。各个部分的详细内容和流程图见图 1. 首先，在应用系统的方案确立之前，我们需要确立系统任务。要进行技术和市场调研，明确发展任务的可行性。待系统任务明确可行之后，在充分理解和掌握任务所要确定的具体要求的情况下，再将任务具体化，从设计目标、处理方案、硬件配 置、软件设计等方面考虑，提出合理的参数 5，从而拟定出完整的设计方案。然后根据要求，来选择合适的 PSoC 芯片和外围器件。 其次，就是系统硬件设计和PSoC 接口配置和软件设计了6。对于系统硬件设计和 PSoC接口配置主要是在符合其原则的进行硬件方案确立和设计，和根据应用系统对资源的需要，通过开发软件确定系统所
6、需要的用户模块，并进行最佳配置。硬件电路板的制作主要要考虑布线布局和可靠性，并要进行检查和诊断，确定硬件可行。 7 再来就是软件设计的问题了。用户要根据软件工程方法设计系统软件结构，以确定所需要的 各个模块，然后再 PSoC Express 软件 8中进行模块化软件编制。 最后就是系统调试和程序的下载了。通过 PSoC Express 软件，用户可以进行仿真调试，以此来检验整个系统的正确与否。调试完成，确定可行后，可将程序下载至芯片中，程序可以脱机运行。如脱机运行后，出现问题，则可再进行相应的调试和检查。当然也要考虑实际和仿真毕竟是存在差异的。 9 PSoC 的应用及发展前景 PSoC 的发展
7、前景非常可观，它成熟而又丰富的用户模块可以在外围电路上耗费的时间和精力。它是面向自动化应用中的含有大量嵌入式控制功能而 开发的，具有高性能、混合信号阵列、现场可编程的单片机（ MCU） 10。它的典型应用有很多，如基于 PSoC CapSense 技术的触摸式屏幕控制器，它比同类的产品更加的方便简洁，价格低廉，但是可靠性更高。 Apple 的 iPod 和 LG 手机中就已经采用了该技术。还有被 Thomson 旗下子公司 Gyration 在其一款无线鼠标及键盘中采用的 Cypress 的Wireless USB 无线电 SoC。也同属 PSoC 系列。 与一般的单片机相比， PSoC 减少
8、了 PCB 的面积，实现了系统单片机化的目标。又比目前其他架构的 SoC 更能 方便简洁的实现更多的功能，拥有最高的性价比 9。其在减少外围器件的同时还不需要开发人员编写任何 PSoC 芯片的软件代码，便可快速有效的进行可靠的定制应用。现借助新型的PSoC Express 软件，设计者可以更好发挥它的灵活性，将软件开发者们从复杂的结构化编程语言中解救出来的同时也将嵌入式软件工程师从复杂的开发环境中解救出来 3。现今， PSoC Express 和 PSoC Designer 已经完全兼容，这样更方便高级开发者们进行修改和研究。 11 目前 PSoC 在国内还在起步阶段，从芯片，到学习开发板，以
9、及工 具方面，不管是价格还是品种都有局限性，好的参考书也不多。尽管在 CYPRESS 官方站上有非常多的参考资料，而且中文的也非常多（这点上 CYPRESS 做的不错），但真正工程方面的，实际应用的经验，以及可以在技术方面深入提供支持的资料还是非常少 ，对于初学者来说比较困难。 12 不要 简单的 以为 PSoC 是完美无缺的，实际上它还在发展和变化当中，还存在许多的问题。不过它上面的一些理念、方法可能代表或体现出下一步一些技术的发展方向和趋势。还有是许多功能实现的算法本身，是非常值得研究和学习的。 参考文献 1 翁小平 ,触 摸感应技术极其应用 基于 CapSenseM.北京航空航天大学出版
10、社2010.1 2 戴国骏等，系统可配置单片机原理与应用 M.北京机械工业出版社 2009.4. 3 李兵， PSoC 结构及其应用研究 D.北京交通大学 .2006.2. 4 宫丽华， Cypress PSoC Express 简化开发流程 J.电子测试， 2006，（ 9） . 5 焦振宇，赛布拉斯 PsoC 及其开发应用 J.微处理机， 2004,25（ 5） . 6 Cypress Inc, PSoCTM Desigher : Assemble Language User Guide（ Rev.B） 2005 7 Cypress Inc, PSoCTM Mixed Singnal Ar
11、ray Technical Reference Manual（ Trm 1,21） 2005 8 Cypress 公司，无代码嵌入式系统设计工具 PsoC ExpressJ，世界电子元器件，2007（ 11） 9 吴建，可编程 PSoC 的构成及其系统设计 J,现代电子技术， 2004,27(17) 10 马潮，嵌入式系统与 PC即得 USBUART通 信设计 J,单片机与嵌入式系统应用 ,2009（ 1） 11 Jim Davis , 系统级可编程能力助力嵌入式应用 J，电子产品世界， 2009,16（ 12） 12翁小平， PSoC Express 开创嵌入式芯片编程新时代 J,EDN CHINA， 2007,14(5).
