【PSoC4心得】架构简介

pengwon · 2013-11-10 17:05 上传

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说起来我应该算是坛子里拿到板子比较早的幸运儿了，但是因为公司一些杂七杂八的事情，一直都没有把心思放到这块开发板上，更没有心思来分享心得了，感觉挺对不住论坛的。
我看到已经有好多兄弟都已经分享心得了，都感觉板子熟悉后还是非常好用的。我先来几张开箱照和写入第一个程序的运行效果，哈哈！

对于这个开发平台，其他坛友多是分享一些实际应用的例程和经验，我在这里就跟大家交流交流PSoC这个平台在架构上的创新，因为我本身更擅硬件，所以也对硬件问题更敏感些。有理解的不对的，欢迎批评指正。

对于大多数开发者，当然也包括我，可能对TI、ST、ADI这些公司的产品比较熟悉，而对Cypress则显得有些陌生。大家也都发现了，关于这个这个平台的开发资料这的是少之又少，中文资料就更是少得可怜。这个平台太新了，国内的开发者大多没有接触更没有使用过PSoC平台。我知道Cypress是从它的USB控制器开始的，现在我们可以知道，Cypress实际上一直是致力于SOC产品的研发，并在这个领域取得了不小的成就，就拿USB控制器来说，我认为Cypress是数一数二的。PSoC意即可编程片上系统，实际上，现在大多数MCU也可以认为是PSoC，即CPU+peripheral架构，那么Cypress的PSoC平台到底有何创新呢？我认为主要有两点，一是架构创新，二是更高的集成度和更灵活的可配置性。

传统MCU我理解为一种非对称结构，即CPU和peripheral在架构上是不对等关系，或者说是一种主从关系，peripheral是CPU的外设，由处理器在芯片中扮演着核心的角色，它管理着所有的数据流和时序。离开了这个核心，单片机不再是一个独立的单片机。而PSoC则不同，如图一所示，可以把它认为是一种对称结构，对于整个系统来说，CPU和peripheral是两个对等关系的子系统，系统中的处理器，模拟子系统，数字子系统和输入/输出系统都是同等重要，都能相对独立的工作。系统的核心不再是处理器本身，而是各个子系统的互联以及可编程性。换言之，PSoC 是通用单片机的一个超集。你可以通过编程用PSoC 来模拟通用单片机，但是无法使用一个通用单片机来模拟实现PSoC 的功能，这是架构创新。更高的集成度和更灵活的可配置性实际是建立在架构创新的基础之上的，其关键特性在于外设可编程。外设可编程该如何理解呢？很多人会有疑问，传统MCU也是外设可编程啊。我们再来说说这个PSoC平台的外设可编程与传统MCU的外设可编程有何不同。刚才已经提到，这个是建立在架构创新的基础之上的，传统MCU的外设可编程是用什么来实现的呢？CPU，对，因为传统MCU中由处理器在芯片中扮演着核心的角色，它管理着所有的数据流和时序。也就是说，传统MCU的外设可编程是通过对CPU的编程来实现的。Cypress的这个PSoC平台则不同，它的外设子系统又由模拟外设和数字外设组成，模拟外设一会儿再说，现在重点比较数字外设。PSoC的数字外设主要包括赛普拉斯独有的通用数字模块（UDB），可复用的串行通信模块（SCB），可配置的定时/计数/脉宽调制（TCPWM）模块，等等。所有这些外设都是高度可配置的，用户可以定制这些模块的功能来满足不同的项目需求。对，重点就在于这个独有的UDB上。使用过FPGA或者CPLD的朋友对UDB应该并不陌生，UDB可以说是衡量FPGA和CPLD资源的一个很重要的因素。PSoC4的UDB正是基于PLD（可编程逻辑器件）的。说到这里，不知道大家有没有想起一个很经典也很流行的架构：MCU+FPGA/CPLD，PSoC4正是类似这样的架构，只是有针对性的进行了系统级的优化使其更加适合成本比较敏感的又不很复杂的嵌入式应用。UDB模块提供了一种更灵活的设计手段。使用UDB，你可以实现多种数字逻辑功能，例如定时器，计数器，脉宽调制，串行通信，以及其他逻辑。这些功能都已用组件的形式实现，在PSoC的软件开发工具中提供给用户。也就是说，你可以像使用一片PLD一样使用PSoC4，这正是外设与处理器对等关系的一个实例。那么这对用户意味着什么呢？更高的效率、更快的速度和更灵活的配置，运算不一定需要CPU了，画板子时不用再考虑哪个引脚有什么功能了，哈哈！PSoC4的SCB和TCPWM相比于传统MCU并没有什么不同。
再来说说模拟外设，在MCU中集成ADC早已不新鲜，但是集成OpAMP我还真是长了见识。一般认为，在MCU中集成模拟外设会有严重的干扰问题。但我对此一直比较乐观：若非高精度的模拟应用，那点儿干扰没什么大不了。我想用PSoC4测量个脉搏血压啥的应该毫无压力。至此，PSoC完整地实现了认知这个世界所必须具备的全部硬件基础，我们要做的，就是告诉它怎么认知，通过编程给它输入一个世界观，哈哈！再总结一下，PSoC4通过对软件可编程（CPU）和硬件可编程（Peripheral）的融合实现了真正意义上的系统平台，而这，必将是未来嵌入式技术发展的趋势！ps：细心的同学应该注意到Altera和Xilinx也开始在FPGA中嵌入ARM内核了吧，嘿嘿！
拿到开发板的孩子们还是非常幸福的，这可是Cypress在未来一段时间主打的旗舰产品哦~
最后附上两个文档帮助大家学习，也欢迎大家积极交流讨论。

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