【正文】 ...........................................................................................................................23參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................24致謝 ............................................................................................................................................250第 1 章 概述 PSOC 發(fā)展過(guò)程PSoc 的發(fā)展與單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展密不可分，實(shí)際上就是單片機(jī)技術(shù)在半導(dǎo)體工業(yè)不斷發(fā)展，超大規(guī)模集成電路工藝水平的不斷提高，深亞微米工藝已經(jīng)走向成熟，以及EDA 軟件工具不斷升級(jí)的今天發(fā)展的必然產(chǎn)物，它能極大地滿足人們對(duì)電子系統(tǒng)的諸如縮小體積、減輕重量、降低功耗、提高可靠性、提高性能、增強(qiáng)保密性、降低系統(tǒng)成本等等多方面的要求。PSoc 始于 20 世紀(jì) 90 年代中期，它的發(fā)展主要經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：（1）1994 年 Motorola 公司發(fā)布了 Flex Core 系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)是用來(lái)制作基于 68000和 Power PC 的定制微 CPU【1】 。（2）1995 年，LSI Logic 公司采用 SOC 為 SONY 公司進(jìn)行設(shè)計(jì)。以上兩者是基于IP 核完成 SOC 設(shè)計(jì)的最早報(bào)道。（3）1999 年 Atmel 公司開(kāi)發(fā)出首個(gè)基于 RISC 的現(xiàn)場(chǎng)可編程系統(tǒng)級(jí)集成電路FPSLICAT40K FPGA。 （4）之前推出的 SOC 均是數(shù)字邏輯系統(tǒng)。2022 年 Cypress 公司首次推出了以CY8C25和 CY8C26 系列為代表混合信號(hào) SOC?；旌闲盘?hào) SOC 就是該片上系統(tǒng)既有數(shù)字邏輯系統(tǒng)，還有模擬功能，甚至還應(yīng)該包括數(shù)?；旌闲盘?hào)模塊塊、RF 電路模塊等眾多功能模塊。（5）后來(lái) Cypress 公司又相繼推出了 CY8C29/27/24/22/21等包含少量混合信號(hào)處理電路的 PSoc.21 世紀(jì)集成電路將進(jìn)入 SoC 時(shí)代。SOC 能夠?qū)⒃絹?lái)越復(fù)雜的功能集成到芯片上，這使得集成電路發(fā)展成為集成系統(tǒng)，電子整機(jī)的功能將可以集成到一個(gè)芯片中。SOC 將引領(lǐng)新一代嵌入式 CPU 的技術(shù)發(fā)展，將不斷滿足日益增長(zhǎng)的功能密度、靈活的網(wǎng)絡(luò)連接、輕便的移動(dòng)應(yīng)用、多媒體的信息處理等要求。 PSOC 與單片機(jī)相比的特點(diǎn)PsoC 與傳統(tǒng)微控制器相比具有如下特點(diǎn)：（1）PSoc 基于 IP 內(nèi)核，通過(guò)編程來(lái)選擇構(gòu)成產(chǎn)品，具有無(wú)與倫比的靈活性，是SoC 主要形式和重要應(yīng)用方向。例如：某一種型號(hào)的單片機(jī)具有一個(gè) 16 位定時(shí)器和一個(gè)8 位的定時(shí)器，那么在用戶使用的過(guò)程中，只能用這兩個(gè)定時(shí)器；PSoc 則不同，以Cypress 公司的 CY8C29466 為例，它里面提供了四種分別是 8 位、16 位、24 位和 32 的定時(shí)器，用戶在使用的過(guò)程中可以根據(jù)需要在一定范圍內(nèi)靈活的選擇自己需要的定時(shí)器，可以使用多個(gè)同一種定時(shí)器，也可以使用多種定時(shí)器，具有很大的靈活性。 （2）數(shù)字模塊、模擬模塊和 MCU 集成在一起。PSoc 不僅包含了一般的單片機(jī)具1有的常用的數(shù)字模塊，它還包含了多種放大器、電壓比較器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)模轉(zhuǎn)換、濾波器和用來(lái)測(cè)量自身微控制器溫度的 Flash Temp 模塊。高度的集成化使得用戶的設(shè)計(jì)快速高效且節(jié)省元器件。 （3）強(qiáng)大但簡(jiǎn)單易用的工具用戶模塊。用戶模塊是 PSoC 中預(yù)先定義和配置好的數(shù)字和模擬模塊，并已對(duì)寄存器參數(shù)初始化。用戶在使用的過(guò)程中只需要選擇用戶模塊并對(duì)一些必要進(jìn)行簡(jiǎn)單的配置即可。（4）強(qiáng)大而高效的開(kāi)發(fā)工具。Cypress 公司提供的兩種開(kāi)發(fā)軟件 PSoc Designer 和PSoc express 可以使用戶的開(kāi)發(fā)周期大大縮短。實(shí)踐證明，一個(gè)以前從來(lái)都沒(méi)學(xué)習(xí)過(guò)單片機(jī)的人學(xué)習(xí) PSoc 要比學(xué)習(xí)其他單片機(jī)用的時(shí)間短。2第 2 章 PSoC 的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) 作為一種新型的、適合時(shí)代要求的智能器件，PSoc 具有與普通單片機(jī)不同的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，本章將從整體上予以介紹。 PSOC 的總體結(jié)構(gòu)PSoc 的整體結(jié)構(gòu)如圖 21 所示，包括 PSoc 內(nèi)核（ PSoc Core） 、數(shù)字系統(tǒng)（Digital System） 、模擬系統(tǒng)（Analog System） 、系統(tǒng)資源（System Resource）四部分組成。這四個(gè)主要部分通過(guò)系統(tǒng)總線通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在一起 【2】 。圖 21 PSoc 的整體結(jié)構(gòu) PSoC 內(nèi)核PSoC 內(nèi)核是一個(gè)功能強(qiáng)大的處理器，支持豐富的指令設(shè)置。它包含 CPU 內(nèi)核、用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的靜態(tài)存儲(chǔ)器 SRAM、用于控制程序在一個(gè)新地址中短暫執(zhí)行的中斷控制器、睡眠和看門(mén)狗定時(shí)器和一組包括鎖相環(huán)、內(nèi)部主振蕩器、內(nèi)部低速振蕩器和外部晶振的時(shí)鐘源。這些時(shí)鐘和系統(tǒng)資源中的可編程時(shí)鐘分頻因子一起使得把幾乎所有的定時(shí)需求集成到 PSoc 設(shè)備中成為了可能。CPU 內(nèi)核，也稱為 M8C，是一個(gè)工作頻率可以達(dá)到 24MHz 的強(qiáng)大的處理器。M8C3是一個(gè) 4MIPS 的 8 位哈佛結(jié)構(gòu)的微處理器。在 CPU 內(nèi)核的內(nèi)部靜態(tài)包含有RAM（SRAM ）和 FLASH 存儲(chǔ)器。最小的 PSoc 設(shè)備之間有差別很小的模擬結(jié)構(gòu)。PSoc 的通用輸入輸出（ GPI/O）把器件的 CPU、數(shù)字和模擬資源與外部引腳進(jìn)行了連接。每一個(gè)引腳有八種不同的驅(qū)動(dòng)模式，不同的驅(qū)動(dòng)模式為外部接口提供了很大的靈活性。每一個(gè)引腳都可以因高電平、低電平或者電平的變化而產(chǎn)生一個(gè)系統(tǒng)中斷。 數(shù)字系統(tǒng)PSoc 的數(shù)字系統(tǒng)由數(shù)字 PSoc 模塊、行內(nèi)數(shù)字模塊互連（ RDI） 、行間數(shù)字陣列互連（ADI） 、全局?jǐn)?shù)字系統(tǒng)互連（GDI）組成。數(shù)字模塊最多有四行 16 個(gè)。數(shù)字模塊的個(gè)數(shù)因設(shè)備的不同而不同，具體的各種設(shè)備所含的數(shù)字模塊的數(shù)目參見(jiàn)表 21。 表 21 不同 PSoc 的模塊數(shù)目表數(shù)字模塊可以通過(guò)一系列的全局總線連接到任何通用的 I/O 口，全局總線可以把任何信號(hào)發(fā)送到任何引腳上。全局總線還允許信號(hào)多路技術(shù)和進(jìn)行邏輯操作。這一配置使得你的設(shè)計(jì)從一個(gè)外圍設(shè)備固定的控制器中解脫出來(lái)了。 模擬系統(tǒng)PSoc 的模擬系統(tǒng)包括全局模擬互連列，12 個(gè)模擬模塊，不同的設(shè)備具有的模擬模塊的數(shù)目不同，參見(jiàn)表 21。每一個(gè)可配置的模塊都是由一個(gè)拓?fù)潆娐方M成，該拓?fù)潆娐吩试S用戶創(chuàng)造復(fù)雜的模擬信號(hào)流。每一個(gè)模擬列包括一個(gè) B 類連續(xù)時(shí)間模塊（ACB） 、一個(gè) C 類開(kāi)關(guān)電容模塊（ASC） 、一個(gè) D 類開(kāi)關(guān)電容模塊（ASD） 、 （GAI） ，基本模擬 PSoc 模塊陣列、 模擬信號(hào)基準(zhǔn)電4壓發(fā)生器、模擬信號(hào)輸入多路選擇器等幾部分組成。模擬系統(tǒng)模塊最多包括四個(gè)模擬。 系統(tǒng)資源 系統(tǒng)資源提供了額外的可編程片上系統(tǒng)功能，這些功能取決于你的 PSoc 設(shè)備的特征。參見(jiàn)表 22。表 22 PSoc 設(shè)備的特征CY8C 系列器件提供的系統(tǒng)資源包括：數(shù)字時(shí)鐘（SYSCLKSYSCLK、CPUCLK、VCVCVC3 、SLEEP 等時(shí)鐘） ；乘法/加法器（MACs） ；兩種類型（ TypeType2）的采樣抽取器；主從及多主模式的 I2C 接口（通信速率：400kbps） ；用戶可設(shè)定電壓閥值的電源電壓檢測(cè)模塊及上電復(fù)位模塊；片上開(kāi)關(guān)模式升壓泵（Switch Mode Pump） ；片上精密參考電壓；USB 功能模塊；I/O 模擬多路選擇器。 與傳統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的比較PSoc 作為一種新型器件，能在更大的程度上滿足設(shè)計(jì)需求，采用 PSoc 的設(shè)計(jì)方案與采用傳統(tǒng)單片機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案相比有很多優(yōu)點(diǎn)。（1）從開(kāi)發(fā)系統(tǒng)來(lái)看，Cypress 公司提供的兩種開(kāi)發(fā)軟件 PSoc Designer 和 PSoc Express 可以根據(jù)硬件電路的構(gòu)造自動(dòng)生成高質(zhì)量的可供調(diào)用的 API 函數(shù)，編程者無(wú)須像以前那樣在底層驅(qū)動(dòng)程序上勞神費(fèi)力而可將精力更多地放在應(yīng)用層程序的編制上，提5高了開(kāi)發(fā)效率。例如：PSoc 中提供了 LCD 和八段 LED 的驅(qū)動(dòng)程序，如圖 22 所示。用戶在使用時(shí)，只需要選擇該模塊后進(jìn)行簡(jiǎn)單的參數(shù)配置，寫(xiě) 2 到 3 句程序即可。 （2）PSoc 的開(kāi)發(fā)基于成熟而又豐富的用戶模塊，極大地減少甚至免除了設(shè)計(jì)者在成千上萬(wàn)外圍元件中選擇的煩惱，節(jié)省了模擬量處理電路調(diào)試及修改的精力和時(shí)間，提高了成功率、靈活性和可靠性。（3）PSoc 采用了一種新的構(gòu)架，通過(guò)可配置的數(shù)字及模擬區(qū)塊靈活地構(gòu)造適用的用戶模塊，這是傳統(tǒng)的單片機(jī)所不具備的。（4）PSoc 可以動(dòng)態(tài)重構(gòu)，即在應(yīng)用中通過(guò)程序改變存儲(chǔ)在閃存中設(shè)定的參數(shù)，重新定義系統(tǒng)所需要的功能模塊的種類和數(shù)量，動(dòng)態(tài)地完成片上資源的重新分配，實(shí)現(xiàn)新的外圍元器件的功能，這一