Кипарис PSoC

Тип интегральной схемы

Плата разработки емкостного датчика PSoC 1 с программатором/отладчиком MiniProg

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

История

В 2002 году Cypress начала поставки коммерческих партий PSoC 1. ^[1] Для продвижения PSoC Cypress спонсировала «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 гибким GPIO (назначение любой функции на любой вывод), блоком последовательной связи (для SPI, UART, I²C ), блоком таймера/счетчика/ШИМ и многим другим. ^[3]

PSoC используется в таких простых устройствах, как зубные щетки Sonicare и кроссовки Adidas, и таких сложных, как приставка TiVo . Один PSoC реализует емкостное считывание для сенсорного колеса прокрутки на колесе управления Apple iPod . ^{[ необходима цитата ]}

В 2014 году компания Cypress расширила семейство PSoC 4, интегрировав радиомодуль Bluetooth Low Energy вместе с SoC на базе PSoC 4 Cortex-M0 в единый монолитный кристалл.

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 в PSoC являются самым большим отличием от других микроконтроллеров.

PSoC имеет три отдельных пространства памяти: страничное 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 с использованием технологии SONOS .

PSoC напоминает ASIC : блокам можно назначить широкий спектр функций и соединить их на кристалле. В отличие от ASIC, для создания пользовательской конфигурации не требуется специального производственного процесса — только код запуска, который создается IDE PSoC Designer (для PSoC 1) или PSoC Creator (для PSoC 3 / 4 / 5) от Cypress .

PSoC напоминает ПЛИС тем, что при включении питания ее 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»), используя автоматически сгенерированные API и процедуры 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 .

Настраиваемые аналоговые и цифровые блоки

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

Каждый цифровой блок считается 8-битным ресурсом, который проектировщики могут настраивать с помощью готовых цифровых функций или пользовательских модулей (UM), или, комбинируя блоки, превращать их в 16-, 24- или 32-битные ресурсы. Объединение UM вместе — 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 — это 00–03. Другой тип — это блоки с переключателями (SC), которые допускают сложные потоки аналоговых сигналов и обозначаются как ASCxy, где x — это строка, а y — это столбец аналогового блока. Разработчики могут изменять и персонализировать каждый модуль в соответствии с любым дизайном.

Программируемая маршрутизация и соединение

Гибкая маршрутизация смешанных сигнальных массивов PSoC позволяет разработчикам направлять сигналы на контакты ввода/вывода и с них более свободно, чем у многих конкурирующих микроконтроллеров. Глобальные шины позволяют мультиплексировать сигналы и выполнять логические операции. Cypress предполагает, что это позволяет разработчикам настраивать дизайн и вносить улучшения проще и быстрее, а также с меньшим количеством переделок печатных плат, чем подход с цифровыми логическими вентилями или конкурирующие микроконтроллеры с большим количеством фиксированных функциональных контактов.

Ряд

Существует пять различных семейств устройств, каждое из которых основано на отдельном 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, использующих аналоговые и цифровые блоки. ^[7] Пользователи могут добавлять и настраивать модуль BLE непосредственно в PSoC creator. Cypress также предоставляет полный стек Bluetooth Low Energy, лицензированный Mindtree , с периферийной и центральной функциональностью. ^[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, ? MIPS	32-битный ARM Cortex-M3 до 80 МГц, 84 MIPS	32-бит ARM Cortex-M4 (до 150 МГц) 32-бит ARM Cortex-M0+ (опц. 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 КБ до 512 КБ с возможностью расширения с помощью четырех SPI
I²C, SPI, UART, FS USB 2.0	I²C, SPI, UART, LIN, FS USB 2.0, I²S, CAN	I²C, SPI, UART, CAN .	I²C, SPI, UART, LIN, CAN, FS USB 2.0, I²S	I²C, SPI, UART, LIN, BLE (опц.), FS USB 2.0 (опц. хост и устройство)
16 цифровых блоков PSoC	От 16 до 24 UDB (универсальных цифровых блоков)	От 4 до 8 UDB	20–24 UDB	от 0 до 12 UDB
1 дельта-сигма АЦП (от 6 до 14 бит) 131 тыс. выборок в секунду при 8 бит; 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 последовательного приближения (12 бит) 1 Мбит/с при 12 бит; До двух ЦАП (от 7 до 8 бит)	1 дельта-сигма АЦП (от 8 до 20 бит) 192 тыс. выборок в секунду при 12 битах; 2 АЦП последовательного приближения (12 бит) 1 Мбит/с при 12 бит; До четырех ЦАП (8-бит)	1 АЦП последовательного приближения (12 бит) 1 Мвыб./с 1 12-битный ЦАП с напряжением
До 64 операций ввода-вывода	До 72 операций ввода-вывода	До 98 операций ввода-вывода	До 72 операций ввода-вывода	До 104 операций ввода-вывода
Работа: от 1,7 В до 5,25 В Активный режим: 2 мА, Спящий режим: 3 мкА Спящий режим: ?	В рабочем режиме: от 0,5 до 5,5 В. В активном режиме: 1,2 мА, в спящем режиме: 1 мкА, в спящем режиме: 200 нА.	В рабочем режиме: от 1,71 до 5,5 В. В активном режиме: 1,6 мА, в спящем режиме: 1,3 мкА, в спящем режиме: 150 нА.	В рабочем режиме: от 2,7 до 5,5 В. В активном режиме: 2 мА, в спящем режиме: 2 мкА, в спящем режиме: 300 нА.
Требуется ICE Cube и FlexPods		Встроенный SWD, отладка	Встроенный JTAG, SWD, SWV, отладка, трассировка
Комплект разработчика CY8CKIT-001	Комплект разработчика CY8CKIT-001 Комплект разработчика CY8CKIT-030	CY8CKIT-040 4000 Комплект пионера CY8CKIT-042 4200 Комплект пионера CY8CKIT-043 4200M Комплект для прототипирования CY8CKIT-044 4200M Комплект Pioneer CY8CKIT-046 4200L Pioneer Kit CY8CKIT-049 4100 Prototype Kit	Комплект разработчика CY8CKIT-001 Комплект разработчика CY8CKIT-050 Комплект прототипа CY8CKIT-059	CY8CKIT-062-BLE Комплект пионера

Инструменты разработки

PSoC-дизайнер

Это первое поколение IDE для проектирования, отладки и программирования устройств PSoC 1. Оно представило уникальные функции, включая библиотеку предварительно охарактеризованных аналоговых и цифровых периферийных устройств в среде проектирования с функцией перетаскивания, которую затем можно было настраивать в соответствии с конкретными потребностями проектирования, используя динамически генерируемые библиотеки API кода.

Создатель PSoC

PSoC Creator — это второе поколение IDE для разработки, отладки и программирования устройств PSoC 3 / 4 / 5. IDE для разработки объединена с простым в использовании графическим редактором дизайна, образуя мощную среду совместного проектирования оборудования 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 в оборудовании. Cypress выпускает 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 на контакты ввода-вывода.

Кортекс-М

Общие инструменты разработки ARM для PSoC 4 и PSoC 5.

Документация

PSoC 4 / 5

Объем документации для всех чипов ARM пугает, особенно для новичков. Документация для микроконтроллеров прошлых десятилетий легко могла бы быть включена в один документ, но по мере развития чипов документация росла. Общая документация особенно сложна для понимания для всех чипов ARM, поскольку она состоит из документов от производителя ИС ( Cypress Semiconductor ) и документов от поставщика ядра ЦП ( ARM Holdings ).

Типичное нисходящее дерево документации выглядит следующим образом: веб-сайт производителя, маркетинговые слайды производителя, технический паспорт производителя для конкретного физического чипа, подробное справочное руководство производителя, в котором описываются общие периферийные устройства и аспекты семейства физических чипов, общее руководство пользователя ядра ARM, техническое справочное руководство ядра ARM, справочное руководство по архитектуре ARM, в котором описывается набор(ы) инструкций.

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, заметки по применению, руководства по началу работы, документы библиотеки программного обеспечения, исправления и многое другое. См. раздел Внешние ссылки для ссылок на официальные документы PSoC и ARM.

Смотрите также

Ссылки

^ Reuters: «Cypress достигла отметки в полмиллиарда поставок программируемых систем на чипе PSoC» 2009 г.
^ Circuit Cellar:"PSoC Design Challenge 2002" ^{[ мертвая ссылка ‍ ]}
^ "Полностью сертифицированный производственный кремний для первых двух семейств продуктов PSoC® 4 от Cypress теперь доступен". yahoo.com . Получено 12 апреля 2018 г. .
^ Corp., Cypress Semiconductor. «Cypress предлагает полный портфель гибких решений PSoC ARM Cortex-M0 и Cortex-M0+ для замены устаревших 8- и 16-разрядных платформ». www.prnewswire.com (пресс-релиз) . Получено 4 марта 2016 г.
^ "Custom Peripherals Surround Cortex-M0 Platform". 16 апреля 2013 г.
^ "PSoC 6 CY8CKIT-062 Pioneer Kit – Cypress – DigiKey". www.digikey.com . Получено 12 апреля 2018 г. .
^ "PSoC® 4 BLE (Bluetooth Smart)" . Получено 12 февраля 2015 г. .
^ "Cypress предлагает чипсет BLE. Вот что вам нужно знать" . Получено 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

Разработчик PSoC ^{[захвачен]}
Учебные пособия PSoC для экспертов IoT
Веб-сайт Psoc-chile Primer на испанском языке с микроконтроллером Psoc

[1] Reuters: «Cypress достигла отметки в полмиллиарда поставок программируемых систем на чипе PSoC» 2009 г.

[2] Circuit Cellar:"PSoC Design Challenge 2002" ^{[ мертвая ссылка ‍ ]}

[3] "Полностью сертифицированный производственный кремний для первых двух семейств продуктов PSoC® 4 от Cypress теперь доступен". yahoo.com . Получено 12 апреля 2018 г. .

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

[5] "Custom Peripherals Surround Cortex-M0 Platform". 16 апреля 2013 г.

[6] "PSoC 6 CY8CKIT-062 Pioneer Kit – Cypress – DigiKey". www.digikey.com . Получено 12 апреля 2018 г. .

[7] "PSoC® 4 BLE (Bluetooth Smart)" . Получено 12 февраля 2015 г. .

[8] "Cypress предлагает чипсет BLE. Вот что вам нужно знать" . Получено 12 февраля 2015 г.