Кипарис PSoC

Плата разработки емкостных датчиков PSoC 1 с программатором/отладчиком MiniProg

PSoC (программируемая система на кристалле ) — семейство микроконтроллеров интегральных схем компании Cypress Semiconductor . Эти микросхемы включают в себя ядро ЦП и массивы смешанных сигналов настраиваемых интегрированных аналоговых и цифровых периферийных устройств.

История

В 2002 году Cypress начала коммерческие поставки PSoC 1. ^[1] Для продвижения PSoC компания Cypress спонсировала конкурс «PSoC Design Challenge» в журнале Circuit Cellar в 2002 и 2004 годах. ^[2]

В апреле 2013 года Cypress выпустила четвертое поколение, PSoC 4. PSoC 4 оснащен 32-битным процессором ARM Cortex-M0 с программируемыми аналоговыми блоками ( операционными усилителями и компараторами), программируемыми цифровыми блоками ( UDB на основе PLD ), программируемой маршрутизацией. и гибкий GPIO (направление любой функции на любой контакт), блок последовательной связи (для SPI, UART, I²C ), блок таймера/счетчика/ШИМ и многое другое. ^[3]

PSoC используется в таких простых устройствах, как зубные щетки Sonicare и кроссовки Adidas, и в таких сложных устройствах, как TiVo телеприставка . В One PSoC реализовано емкостное распознавание колеса сенсорного прокрутки на колесе управления Apple iPod . ^{[ нужна ссылка ]}

В 2014 году Cypress расширила семейство PSoC 4, интегрировав радиомодуль Bluetooth Low Energy вместе с SoC на базе PSoC 4 Cortex-M0 в одном монолитном кристалле.

В 2016 году Cypress выпустила PSoC 4 S-Series с процессором ARM Cortex-M0+ . ^[4]

Обзор

Интегральная схема PSoC состоит из ядра, настраиваемых аналоговых и цифровых блоков, а также программируемой маршрутизации и межсоединений. Настраиваемые блоки PSoC — самое большое отличие от других микроконтроллеров.

PSoC имеет три отдельных пространства памяти: страничная SRAM для данных, флэш-память для инструкций и фиксированных данных, а также регистры ввода-вывода для управления и доступа к настраиваемым логическим блокам и функциям. Устройство создано по технологии SONOS .

PSoC напоминает ASIC : блокам можно назначать широкий набор функций и соединять их между собой внутри кристалла. В отличие от ASIC, для создания пользовательской конфигурации не требуется специального производственного процесса — только код запуска, который создается с помощью PSoC Designer (для PSoC 1) или PSoC Creator (для PSoC 3/4/5) IDE Cypress .

PSoC напоминает FPGA тем, что при включении питания его необходимо настроить, но эта настройка происходит путем загрузки инструкций из встроенной флэш-памяти.

PSoC больше всего напоминает микроконтроллер в сочетании с PLD и программируемым аналогом. Код выполняется для взаимодействия с указанными пользователем периферийными функциями (называемыми «Компонентами») с использованием автоматически генерируемых API и процедур прерываний. PSoC Designer или PSoC Creator генерируют код конфигурации запуска. Оба интегрируют API, которые инициализируют выбранные пользователем компоненты в соответствии с потребностями пользователя в графическом интерфейсе, подобном Visual-Studio .

Конфигурируемые аналоговые и цифровые блоки

Используя настраиваемые аналоговые и цифровые блоки, разработчики могут создавать и изменять встроенные приложения со смешанными сигналами. Цифровые блоки представляют собой конечные автоматы, которые настраиваются с использованием регистров блоков. Существует два типа цифровых блоков: цифровые строительные блоки (DBBxx) и цифровые коммуникационные блоки (DCBxx). Только коммуникационные блоки могут содержать пользовательские модули последовательного ввода-вывода, такие как SPI, UART и т. д.

Каждый цифровой блок считается 8-битным ресурсом, который проектировщики могут настроить с помощью готовых цифровых функций или пользовательских модулей (UM) или, объединив блоки, превратить их в 16-, 24- или 32-битные ресурсы. Объединение UM — это способ создания 16-битных ШИМ и таймеров.

Существует два типа аналоговых блоков. Блоки непрерывного времени (CT) состоят из схемы операционного усилителя и обозначаются как ACBxx, где xx — 00–03. Другой тип — это блоки переключателей (SC), которые допускают потоки сложных аналоговых сигналов и обозначаются ASCxy, где x — строка, а y — столбец аналогового блока. Дизайнеры могут модифицировать и персонализировать каждый модуль под любой дизайн.

Программируемая маршрутизация и межсоединение

Гибкая маршрутизация массивов смешанных сигналов PSoC позволяет разработчикам направлять сигналы на контакты ввода-вывода и обратно более свободно, чем во многих конкурирующих микроконтроллерах. Глобальные шины позволяют мультиплексировать сигналы и выполнять логические операции. Cypress предполагает, что это позволяет разработчикам настраивать конструкцию и вносить улучшения легче и быстрее и с меньшим количеством модификаций печатной платы, чем подход с использованием цифровых логических вентилей или конкурирующие микроконтроллеры с большим количеством выводов с фиксированными функциями.

Ряд

Существует пять различных семейств устройств, каждое из которых основано на разном ядре микроконтроллера:

PSoC 1 — серия CY8C2xxxx — ядро M8C.
PSoC 3 — серия CY8C3xxxx — ядро 8051 .
PSoC 4 — серия CY8C4xxxx — ядро ARM Cortex-M0 . ^[5]
PSoC 5/5LP — серия CY8C5xxxx — ядро ARM Cortex-M3 .
PSoC 6 — серия CY8C6xxxx — ядро ARM Cortex-M4 с добавленным ядром ARM Cortex-M0+ (в некоторых моделях). ^[6]

Bluetooth с низким энергопотреблением

Начиная с 2014 года Cypress начала предлагать устройства PSoC 4 BLE со встроенным Bluetooth Low Energy (Bluetooth Smart). Это можно использовать для создания подключенных продуктов с использованием аналоговых и цифровых блоков. ^[7] Пользователи могут добавлять и настраивать модуль BLE непосредственно в редакторе PSoC. Cypress также предоставляет полный стек Bluetooth Low Energy, лицензированный Mindtree , с периферийными и центральными функциями. ^[8] Серия PSoC 6 включает версии с BLE, включая функции Bluetooth 5 , включая расширенный диапазон или более высокую скорость.

Краткое содержание

PSoC 1	PSoC 3	PSoC 4	PSoC 5/5LP	PSoC 6
8-битное ядро M8C до 24 МГц, 4 MIPS	8-битное ядро 8051 (однотактное) до 67 МГц, 33 MIPS	32-битный ARM Cortex-M0 до 48 МГц, ? МИПС	32-битный процессор ARM Cortex-M3 до 80 МГц, 84 MIPS	32-битный ARM Cortex-M4 (до 150 МГц) 32-битный ARM Cortex-M0+ (опция до 100 МГц)
Флэш-память: от 4 КБ до 32 КБ SRAM: от 256 байт до 2 КБ.	Флэш-память: от 8 КБ до 64 КБ SRAM: от 3 КБ до 8 КБ	Флэш-память: от 16 КБ до 256 КБ SRAM: от 2 КБ до 32 КБ	Флэш-память: от 32 КБ до 256 КБ SRAM: от 8 КБ до 64 КБ	Флэш-память: от 512 КБ до 2048 КБ SRAM: от 128 до 512 КБ расширяемый с помощью четырехканального SPI
I²C, SPI, UART, ФС USB 2.0	I²C, SPI, UART, LIN, ФС USB 2.0, I²S, CAN	I²C, SPI, UART, CAN .	I²C, SPI, UART, LIN, CAN, ФС USB 2.0, I²S	I²C, SPI, UART, LIN, BLE (опция), FS USB 2.0 (опция хост и устройство)
16 цифровых блоков PSoC	От 16 до 24 UDB (универсальных цифровых блоков)	от 4 до 8 UDB	От 20 до 24 UDB	от 0 до 12 UDB
1 дельта-сигма АЦП (от 6 до 14 бит) 131 тыс. выборок в секунду при 8-битном режиме; 1 сигма-дельта АЦП (для емкостного измерения) До двух ЦАП (от 6 до 8 бит)	1 дельта-сигма АЦП (от 8 до 20 бит) 192 тыс. выборок в секунду при 12 бит; До четырех ЦАП (8-бит)	1 АЦП SAR (12 бит) 1 Msps при 12-битном режиме; До двух ЦАП (от 7 до 8 бит)	1 дельта-сигма АЦП (от 8 до 20 бит) 192 тыс. выборок в секунду при 12-битном режиме; 2 АЦП SAR (12 бит) 1 Msps при 12-битном режиме; До четырех ЦАП (8-бит)	1 АЦП SAR (12 бит) 1 MSPS 1 12-битный ЦАП с режимом напряжения
До 64 входов/выходов	До 72 входов/выходов	До 98 входов/выходов	До 72 входов/выходов	До 104 входов/выходов
Эксплуатация: от 1,7 В до 5,25 В. Активный: 2 мА, Спящий режим: 3 мкА Спящий режим: ?	Работа: от 0,5 В до 5,5 В Активный: 1,2 мА, Сон: 1 мкА, Спящий режим: 200 нА	Эксплуатация: от 1,71 В до 5,5 В. Активный: 1,6 мА, Спящий режим: 1,3 мкА, Спящий режим: 150 нА	Эксплуатация: от 2,7 В до 5,5 В. Активный: 2 мА, Сон: 2 мкА, Спящий режим: 300 нА
Требуется ICE Cube и FlexPods.		Встроенное SWD, отладка	Встроенный JTAG, SWD, SWV, Отладка, трассировка
CY8CKIT-001 Комплект разработчика	CY8CKIT-001 Комплект разработчика CY8CKIT-030 Комплект разработчика	CY8CKIT-040 4000 Комплект Pioneer CY8CKIT-042 4200 Комплект Pioneer CY8CKIT-043 Комплект для прототипирования 4200M CY8CKIT-044 Комплект Pioneer 4200M CY8CKIT-046 Комплект Pioneer 4200L CY8CKIT-049 Комплект прототипа 4100	CY8CKIT-001 Комплект разработчика Комплект разработчика CY8CKIT-050 CY8CKIT-059 Комплект прототипа	CY8CKIT-062-BLE Комплект Pioneer

Инструменты разработки

PSoC-дизайнер

Это программная среда IDE первого поколения для проектирования, отладки и программирования устройств PSoC 1. Он представил уникальные функции, включая библиотеку предварительно охарактеризованных аналоговых и цифровых периферийных устройств в среде проектирования с возможностью перетаскивания, которую затем можно было настроить в соответствии с конкретными потребностями проектирования, используя динамически генерируемые библиотеки кода API.

Создатель PSoC

PSoC Creator — это программная среда IDE второго поколения для разработки отладки и программирования устройств PSoC 3/4/5. Среда разработки в сочетании с простым в использовании графическим редактором дизайна образует мощную среду совместного проектирования аппаратного и программного обеспечения. PSoC Creator состоит из двух основных строительных блоков. Программа позволяет пользователю выбирать, настраивать и подключать существующие схемы на чипе и компоненты, которые являются эквивалентом периферийных устройств на микроконтроллерах. Что делает PSoC интригующим, так это возможность создания собственных периферийных устройств для конкретных приложений на аппаратном уровне. Cypress публикует пакеты компонентов несколько раз в год. Пользователи PSoC получают новые периферийные устройства для своего существующего оборудования без необходимости взимать плату или покупать новое оборудование. PSoC Creator также предоставляет большую свободу в назначении периферийных устройств контактам ввода-вывода.

Кортекс-М

Общие инструменты разработки ARM для PSoC 4 и PSoC 5.

Документация

PSoC 4/5

Объем документации для всех чипов ARM устрашает, особенно для новичков. Документацию по микроконтроллерам прошлых десятилетий легко можно было бы объединить в одном документе, но по мере развития микросхем объем документации рос. Полную документацию особенно сложно понять для всех чипов ARM, поскольку она состоит из документов от производителя микросхемы ( Cypress Semiconductor ) и документов от поставщика ядра процессора ( ARM Holdings ).

Типичное дерево документации сверху вниз: веб-сайт производителя, маркетинговые слайды производителя, техническое описание производителя конкретного физического чипа, подробное справочное руководство производителя, в котором описываются общие периферийные устройства и аспекты семейства физических чипов, общее руководство пользователя ядра ARM, технический справочник ядра ARM. руководство, справочное руководство по архитектуре ARM, в котором описываются наборы команд.

Дерево документации PSoC 4/5 (сверху вниз)

Сайт PSoC.
Маркетинговые слайды PSoC.
Технический паспорт PSoC.
Справочные руководства PSoC.
Основной веб-сайт ARM.
Общее руководство пользователя ядра ARM.
Техническое справочное руководство по ядру ARM.
Справочное руководство по архитектуре ARM.

Cypress Semiconductor имеет дополнительные документы, такие как: руководства пользователя оценочной платы, указания по применению, руководства по началу работы, документы библиотеки программного обеспечения, сведения об ошибках и многое другое. См. раздел «Внешние ссылки» для ссылок на официальные документы PSoC и ARM.

См. также

Ссылки

^ Reuters: «Поставки программируемых систем PSoC на чипах Cypress достигли отметки в полмиллиарда» 2009 г.
^ Подвал схемы: «Вызов дизайна PSoC 2002» ^{[ мертвая ссылка ]}
^ «Теперь доступен полностью сертифицированный полупроводниковый процессор для первых двух семейств продуктов Cypress PSoC® 4» . Yahoo.com . Проверено 12 апреля 2018 г.
^ Корпорация Cypress Semiconductor. «Cypress предлагает полный портфель гибких решений PSoC ARM Cortex-M0 и Cortex-M0+ для замены устаревших 8-битных и 16-битных платформ» . www.prnewswire.com (пресс-релиз) . Проверено 4 марта 2016 г.
^ «Платформа Custom Peripherals Surround Cortex-M0» . 16 апреля 2013 г.
^ «PSoC 6 CY8CKIT-062 Pioneer Kit — Cypress — DigiKey» . www.digikey.com . Проверено 12 апреля 2018 г.
^ «PSoC® 4 BLE (Bluetooth Smart)» . Проверено 12 февраля 2015 г.
^ «Cypress предлагает чипсет BLE. Вот что вам нужно знать» . Проверено 12 февраля 2015 г.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Официальные документы PSoC

Официальный сайт PSoC
- Программное обеспечение PSoC Designer для семейства PSoC 1
- Программное обеспечение PSoC Creator для семейств PSoC 3/4/5LP
- Программное обеспечение PSoC Programmer для семейств PSoC 1/3/4/5LP

Официальные документы ARM для PSoC 4/5

Другой

PSoC-разработчик
Учебные пособия по PSoC для экспертов IoT
Psoc-chile Первый веб-сайт на испанском языке, посвященный микроконтроллерам Psoc.

[1] Reuters: «Поставки программируемых систем PSoC на чипах Cypress достигли отметки в полмиллиарда» 2009 г.

[2] Подвал схемы: «Вызов дизайна PSoC 2002» ^{[ мертвая ссылка ]}

[3] «Теперь доступен полностью сертифицированный полупроводниковый процессор для первых двух семейств продуктов Cypress PSoC® 4» . Yahoo.com . Проверено 12 апреля 2018 г.

[4] Корпорация Cypress Semiconductor. «Cypress предлагает полный портфель гибких решений PSoC ARM Cortex-M0 и Cortex-M0+ для замены устаревших 8-битных и 16-битных платформ» . www.prnewswire.com (пресс-релиз) . Проверено 4 марта 2016 г.

[5] «Платформа Custom Peripherals Surround Cortex-M0» . 16 апреля 2013 г.

[6] «PSoC 6 CY8CKIT-062 Pioneer Kit — Cypress — DigiKey» . www.digikey.com . Проверено 12 апреля 2018 г.

[7] «PSoC® 4 BLE (Bluetooth Smart)» . Проверено 12 февраля 2015 г.

[8] «Cypress предлагает чипсет BLE. Вот что вам нужно знать» . Проверено 12 февраля 2015 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

v т и Система на кристалле (SoC)
Компоненты	Микропроцессор ядра контролеры Графический процессор (GPU) Процессор изображений Медиа-процессор ИИ-ускоритель ASIC
Типы	Сеть на чипе (NoC) Многопроцессорный SoC (MPSoC) Программируемая SoC (PSoC) Микроконтроллер (МК)
Альтернативы	Многочиповый модуль (MCM) Система в пакете (SiP) Пакет в пакете (PoP)
Связанный	Процессор хронология дизайн CPLD Цифровой сигнальный процессор (DSP) Встраиваемые системы ПЛИС Список поставщиков SoC Мобильные компьютеры Единая память