psoc:可编程片上系统

makechinawei · 发表于 2009-11-21 18:18

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赛普拉斯发布全新高性能、低功耗PSoC3和PSoC5可编程片上系统架构
[2009.10.1]

赛普拉斯半导体公司推出两款全新架构产品，高性能、低功耗PSoC3和PSoC5可编程片上系统（PSoC），使其PSoC可编程片上系统的性能大大提升，极大地扩展了可编程模拟和数字嵌入式平台。据介绍，新型可扩展平台将可编程高精度模拟和数字逻辑与基于ARM-Cortex M3和8051-MCU的高性能子系统融合在一起，使8、16、32bit应用实现无与伦比的上市速度、集成度和灵活性。

Cypress公司PSoC平台副总裁Gahan Richardson先生介绍说，PSoC经过6年多爆炸性增长，已经在全球各地拥有9,000多个活跃的客户，芯片发运量超过5亿片。本次新推出的PSoC 3和PSoC 5加上以前的PSoC 1，已经形成面向多种应用、满足客户多种嵌入式应用的平台。其中PSoC 1为基于经成本优化的8-bit M8C CPU子系统，其特点是可编程性和灵活性；PSoC 3为单循环、流水线8-bit 8051架构和一个高性能可编程数字系统，实现更高程度的模拟和数字BOM集成；而PSoC 5则基于32-bit 80 MHz ARM Cortex-M3 CPU，以及附加的闪存、SRAM和片外存储器访问（包括支持RTOS），用于更大、更复杂的应用。

PSoC 1，PSoC 3，和PSoC 5采用不同的架构，市场中一个比较关心的问题是该PSoC平台下的不同产品的设计资源是否可以得到有效利用。Gahan Richardson先生介绍说，PSoC 1，PSoC 3，和PSoC 5的设计开发工具是建立在高层次上的开发环境，客户在嵌入式开发时可能都无需意识到是在何种架构之下，所有设计资源都可以在不同产品之间有效使用。

据介绍，PSoC 3和PSoC 5中独特的可编程模拟和数字外设，以及高性能8-bit和32-bit MCU子系统，使其能够在诸如马达控制、智能供电和电源管理、人机界面（如CapSense®触摸感应）、LCD节段显示、图形控制，以及音频/语音处理、通讯协议等等应用中大显身手。这些新的性能极大地拓展了PSoC的应用市场范围，包括工业、医疗、汽车、通讯和消费电子设备等等。PSoC可应用的市场现在可以达到150亿美元，涵盖8、16、32bit应用和精确模拟市场。

全新的PSoC 3和PSoC 5架构包含了高精度可编程模拟资源，可以配置为ADC、DAC、TIA、混合器、PGA、运放以及其他模拟器件。除此之外，还包括增强型的基于可编程逻辑的数字资源，可配置为8-,16-,24-和32-bit计时器、计数器、PWM以及更多高级数字外设，例如循环冗余校验（CRC）、伪随机顺序（PRS）发生器，以及正交调幅解码器。PSoC 3和PSoC 5所拥有的基于PLD的全功能通用逻辑使设计者们拥有了独特的能力，可以对这一数字系统进行客户化设计。这一新架构还支持多种通讯接口，包括全速USB,I2C,SPI,UART,CAN,LIN和I2S。

新型PSoC 3和PSoC 5架构由高性能、工业标准的处理器提供支持。PSoC3架构基于一个新的高性能8bit 8051处理器，运算速度最高可达33 MIPS；而PSoC5架构则囊括了一个32bit ARM Cortex-M3处理器，运算速度最高可达100 DMIPS。因提供了业界最宽泛的5.5V到0.5V的电压范围和低至200nA的休眠电流，这两种架构均可满足极低功耗应用的要求。PSoC3和PSoC5提供了从8-bit到32-bit架构、具有管脚和API兼容性的无缝可编程设计平台，而且拥有可编程通路，允许任何模拟或数字信号分配到任何通用I/O，从而简化了电路板布局。这一功能可以将LCD节段显示和CapSense信号引至任何GPIO管脚。

赛普拉斯半导体介绍，这一新型可编程模拟和数字嵌入式设计平台由革命性的PSoC Creator集成开发环境提供支持，它开创性地将基于电路图的设计与全部测试过的、预先打包好的模拟和数字外设库结合起来，通过直观的向导和API即可进行客户化设计，实现特殊的设计要求。PSoC Creator使得工程师们能按照自己的思考方式进行设计，从而大大缩短了产品上市时间。

据介绍，PSoC Creator用户仅需像在纸上或白板上那样画出设计，让软件工具将其自动转化为PSoC配置，而无需翻阅大量器件文档并记住寄存器映射。使用PSoC Creator，客户是根据应用需求进行设计，而不是目标器件的限制。重新选用新器件就如同重新构建一个应用那样简单，因而在PSoC器件间共享设计易如反掌，将现有设计从8bit无缝移植到32bit器件上也一样容易。

PSoC Creator将一个最新的软件开发IDE与一个革命性的图形设计编辑器结合在一起，构成一个独特的强有力的软硬件同步设计环境。它提供内容丰富的、存有几十个预先配置过的模拟和数字外设库，可以方便地拖放进电路图设计界面并组成强大的系统。该工具还可以自动为所有片上信号分配管脚，如有需要，甚至还能将I/O分配到最佳管脚。每个外设元件的参数均经过仔细的配置，以保证应用效果能最好地满足设计者的要求，且没有资源浪费。构建过程会为每一个元件产生一个一致的、容易记住的API系列，这样，软件开发者即可控制硬件，而无需为基本执行指令操心。定制的设计及其相关的API还可以方便地存储在库中，用于将来的项目或在组织内部分享。

Gahan Richardson先生透露，赛普拉斯目前正在对下一代PSoC 1进行开发，目标是使其功耗更低，更具有市场竞争力。他认为，PSoC是嵌入式设计的未来，通过向客户提供更高集成度、功能更强大的可编程性能、以及设计灵活性，拥护可以自己实现精确模拟和数字逻辑系统。在PSoC Creator软硬件同步设计环境基础上，通过基于电路图的设计方式，设计工程师可以在PSoC中容易实施定制IP解决方案，驱动他们的设计创新。

相关资源：PSoC4 Cortex-M0开发板免费申请

makechinawei

我感觉很有必要学习这项新技术，首先他可以抛弃繁杂的模拟电路，能在线编程并且保持其精确度，另外也可以像FPGA那样进行数字编程，又有MCU的内核！很不错的东东哦

sjl2001 · 发表于2009-11-17 10:32

最近也在接手这套系统，还在熟悉阶段，有机会还要和楼主多沟通。

想知道楼主进展到什么程度？

向农 · 发表于2009-11-17 14:10

原帖由 sjl2001 于 2009-11-17 10:32 发表
最近也在接手这套系统，还在熟悉阶段，有机会还要和楼主多沟通。

想知道楼主进展到什么程度？

请问sjl2001，PSoC和赛灵思、Altera推的内嵌PowerPC或MIPS核的FPGA，区别在哪里？

sjl2001 · 发表于2009-11-17 14:46

小弟才疏学浅，只能说明一下fpga，是可编程的门阵列，而PSoc给我的感觉是单片机和外围的一些ad，da，can，i2c，存储器等的结合。我目前只理解到这儿，下面一贴是我在网上找到的，供参考。

[ 本帖最后由 sjl2001 于 2009-11-17 14:59 编辑 ]

sjl2001 · 发表于2009-11-17 14:54

原帖由向农于 2009-11-17 14:10 发表

请问sjl2001，PSoC和赛灵思、Altera推的内嵌PowerPC或MIPS核的FPGA，区别在哪里？

在网上找到了下面的文字，也是我的一个学习过程，和大家分享。

到目前为止，有三种技术对电子工程师设计电子产品的模式产生了重大而又深远的影响，它们是：可编程微控制器（MCU），可编程逻辑阵列和可编程模拟阵列。与采用多个分立元件及单一功能的模拟与数字集成电路组成的电子系统相比，采用可编程技术和包含可编程芯片在内的电子系统将具有更简单的结构、更强的性能和更低的成本。而采用可编程技术也使电子工程师的智慧和想象力得到了更大的发挥，设计出来的产品智能化程度更高。

MCU(MicroController Unit)自问世以来就受到电子开发工程师的青睐。由于它的可编程能力和可程序控制性能使得MCU得到广泛使用。然而，不同的用户根据不同的项目要求希望MCU能包含比以前更多的周边资源来进一步降低他们的系统成本。事实上，现今的MCU厂商大都能提供多种系列多个型号的MCU供用户选择。因为指令系统和硬件结构的不兼容，设计工程师花在选型上的时间已经占据整个开发时间的相当的比例。现在MCU的发展趋势是系统在片芯片（System on Chip，SoC），它是将微处理器核和所有的周边设备包括TIMER、PWM、ADC、DAC、UART、SPI、I2C、CAN、E2PROM、USB等等全部集成在一个芯片里。力图能满足所有设计工程师的需要。

可编程逻辑阵列可以整合系统设计过程中大量的逻辑运算功能，提高系统的可靠性。它已经历了门阵列（GAL）、可编程逻辑器件（PLD）、复杂可编程逻辑器件（CPLD）和现场可编程门阵列（FPGA）四个发展阶段。由于它具有高速度，高集成，高性能，并且可用VHDL和Verilog程序编程，因而得到了越来越多的应用。

可编程模拟阵列(FPAA)由多个可编程模拟模块组成，可编程模拟模块采用开关电容、运算放大器和多路开关有机组合并通过时钟信号的作用，可以实现模拟信号的放大、比较、多种有源滤波和AD转换等诸多模拟功能。目前制造现场可编程模拟阵列的公司有Anadigm和莱迪思(Lattice)等。虽然由于价格的原因FPAA还没有被广泛使用，但FPAA包含多个可编程模拟模块，可以集多种模拟功能于一体，省略了许多外围的无源元件和PCB的面积，对模拟工程师仍然具有一定的吸引力。

基于微处理器的PSoC(可编程系统在片芯片)，不仅具有MCU的可编程序能力，还包含了部分可编程逻辑运算功能，同时也提供了可编程模拟阵列，集三种可编程能力与一体。其中的周边数字功能（如TIMER、COUNTER、PWM、UART、SPI）由与可编程模拟阵列相对应的可编程数字阵列提供。通过对寄存器的配置或控制，三者之间可以相互作用，协调工作。是真正的可编程系统级芯片。

以上文字引自天涯网友的回答

仙猫 · 发表于2009-11-17 17:40

原帖由向农于 2009-11-17 14:10 发表

PSoC和赛灵思、Altera推的内嵌PowerPC或MIPS核的FPGA，区别在哪里？

　对比FPGA，PSoC内置了可编程增益运放、可编程滤波器、比较器、等一些模拟外设，FPGA则是纯粹的数字逻辑电路。
　由于FPGA的基础是可编程逻辑（≒硬件电路），所以它内置了CPU之后就等于把本来放置在印版上的总线——芯片间数据传送的速度瓶颈——吸收到芯片里，大大提高了整体的处理速度。
　而PSoC则只是个以CPU为中心的松散的模块组合，模块间往往需要通过CPU中继才能连接，所以难以对应高速处理。
　用于高速处理时FPGA有绝对优势，而且电路的构筑非常灵活；但若想以最少器件数搭个模拟／数字混合电路的小玩意儿，用PSoC没准一块芯片就齐活了。

向农 · 发表于2009-11-20 10:20

原帖由仙猫于 2009-11-17 17:40 发表

　对比FPGA，PSoC内置了可编程增益运放、可编程滤波器、比较器、等一些模拟外设，FPGA则是纯粹的数字逻辑电路。
　由于FPGA的基础是可编程逻辑（≒硬件电路），所以它内置了CPU之后就等于把本来放置在印版上的总线 ...

多谢！！！
还有一个小问题，未来FPGA、PSoC、MCU各自的发展方向会是什么？因为感觉现在越来越交叉，在相互抢占地盘。

仙猫 · 发表于2009-11-20 21:31

原帖由向农于 2009-11-20 10:20 发表

多谢！！！
还有一个小问题，未来FPGA、PSoC、MCU各自的发展方向会是什么？因为感觉现在越来越交叉，在相互抢占地盘。

　小时候曾注意到一个现象：玩水彩画或橡皮泥时，发现如果把各种颜色混在一起，最终就会变成咖啡色的。后来偶尔也听图画老师在课堂上讲到这个现象，深以为然。
　没错，FPGA源自硬件，从简单的PAL、GAL之类简单的可编程逻辑起步，途经CPLD阶段（CPLD现在还存在），至今已发展到能嵌入CPU核执行软件；而PSoC则是以CPU+软件为基础在周围拼接、扩展硬件。两者的走向是相反的，但逐渐互相渗透，你中有我我中有你，显然将会殊途同归。
　所以俺的理解是，电子世界的发展前景将是咖啡色的。

sjl2001 · 发表于2009-11-21 18:18

你这个帖子给我一点启发，其实要想真正创造出来一样东西，不容易，大多数所谓的创新，就是把现有的东西做各种融合，把这种融合称为创新，理论上不可信，但是实际上我们都是这么叫的，也就这么流传下来了。

同意你的观点，电子世界将相互融合。

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试用过Cypress PSoC的感觉

将来就是咖啡色的

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