Hình 3.1. Sơ đồ khối của PSoC
Họ PSoC bao gồm một số dãy tín hiệu pha trộn với vi điều khiển tích hợp trên chíp. Một số thiết bị được thiết kế để thay thế nhiều thành phần truyền thống trên hệ thống cơ sở MCU với một thiết bị đơn chip có thể lập trình được. Thiết bị PSoC bao gồm các khối logic tương tự và số và có thể lập trình kết nối được. Cấu trúc này cho phép người sử dụng tạo ra cấu hình nguyên lý theo ý của khách hàng, điều này đáp ứng yêu cầu của từng ứng dụng riêng lẻ. Ngoài ra, một CPU tốc độ nhanh, bộ nhớ lập trình Flash, bộ nhớ dữ liệu SRAM, và cấu hình lại cổng vào/ra bao gồm các chân ra tiện lợi và các khối.
Kiến trúc PSoC được minh hoạ trên hình 2.1 gồm có 4 vùng chính: lõi PSoC, hệ thống số, hệ thống tương tự, tài nguyên hệ thống. Có thể cấu hình Bus toàn cục cho phép tất cả các tài nguyên thiết bị phối hợp trong một hệ thống hoàn thiện. PSoC CY8C29x66 có thể có 6 cổng IO để kết nối tới hệ thống số và tương tự, cung cấp truy cập 16 khối số và 12 khối tương tự.
Hình 3.2. Sơ đồ cấu trúc của khối số
Phần lõi PSoC
Phần lõi PSoC là một mạnh hỗ trợ nhiều chức năng mạnh. Lõi bao gồm một CPU, bộ nhớ, xung nhịp, và có thể cấu hình vào/ra đa năng GPIO.
Lõi CPU M8C là một bộ xử lý mạnh với tốc độ lên đến 12 MHz, cung cấp 2 M lệnh trong một giây với lệnh 8 bit cấu trúc theo vi xử lý Harvard. CPU tận dụng một bộđiều khiển ngắt với 25 vectơ ngắt, lập trình đơn giản với các sự kiện thời gian thực. Thực hiện chương trình là theo thời gian và sử dụng chế độ bảo vệ bao gồm bộ định thời Sleep và Watchdog (WDT).
Bộ nhớ bao gồm 32 KB bộ nhớ chương trình và 2 KB bộ nhớ SRAM. Bộ nhớ chương trình Flash tận dụng 4 mức bảo vệ trên các khối 64 byte, cho phép chếđộ bảo vệ phần mềm theo ý khách hàng.
Thiết bị PSoC hợp nhất bên trong một cách mềm dẻo tạo ra xung nhịp, bao gồm 24 MHz IMO (bộ dao động chính bên trong) chính xác đến 4 % trong dải nhiệt độ và điện áp. Một bộ dao động công suất thấp 32 kHz ILO (bộ dao động bên trong với tốc độ thấp) được sử dụng cho bộ định thời Sleep và WDT. ECO (bộ dao động thạch anh bên ngoài 32,768 KHz) được sử dụng cho đồng hồ thời gian thực RTC và có thể chọn một bộ phát tuỳ chọn hệ thống xung nhịp thạch anh chính xác 24 MHz sử dụng một PLL (vòng bám pha). Xung nhịp, cộng với bộ chia tần (như một tài nguyên hệ thống), cung cấp một cách mềm dẻo những yêu cầu về thời gian trong chíp PSoC.
Các chân đa năng GPIO của PSoC cung cấp việc kết nối tới CPU, tài nguyên số và tương tự của thiết bị. Chế độ hoạt động từng chân của phần cứng có thể chọn từ 8 tuỳ chọn, cho phép sự mềm dẻo hơn trong giao diện bên ngoài. Mỗi chân có khả năng tạo ra một ngắt hệ thống ở mức cao, mức thấp, và thay đổi từ lần đọc cuối nhất.
Hệ thống số
Hệ thống số bao gồm 16 khối số PSoC. Mỗi một khối bao gồm 8 bit, chúng có thểđược sử dụng đơn hoặc kết hợp với các khối khác để tạo thành 8, 16, 24, và 32 bit, đây gọi là sử dụng các mô đun tham chiếu. Cấu hình các ngoại vi số bao gồm:
o Các PWM (8 đến 32 bit) o Các PWM với thời gian trễ (8 đến 32 bit) o Bộđếm (8 đến 32 bit) o Bộđịnh thời (8 đến 32 bit) o UART 8 bit với chọn lựa chẵn lẻ (đến 4 bộ) o SPI chủ và tớ (đến 4 cho mỗi bộ)
o I2C tớ và đa chủ (1 có sẵn như một nguồn tài nguyên hệ thống)
o Bộ kiểm tra lỗi CRC/ bộ tạo ra dữ liệu dư thừa để kiểm tra lỗi CRG (8 đến 32 bit)
o Bộ tạo quá trình giả ngẫu nhiên (8 đến 32 bit)
Các khối số có thể kết nối tới bất kỳ chân GPIO thông qua một dãy của Bus toàn cục để có thể hướng bất kỳ một tín hiệu tới một chân bất kỳ nào. Các Bus cho phép hợp kênh tín hiệu và biểu diễn dưới sự hoạt động logic. Cấu hình này là do người thiết kế từ rằng buộc của nguyên lý điều khiển cốđịnh.
Các khối số được cung cấp trong 4 hàng. Số của các khối thay đổi bởi họ thiết bị PSoC. Điều này cho phép người sử dụng chọn lựa một cách thuận lợi nhất tài nguyên hệ thống cho từng ứng dụng.
Hệ thống tương tự
Hệ thống tương tự bao gồm 12 khối cấu hình, mỗi một khối bao gồm một mạch thuật toán cho phép tạo ra sự phối hợp tín hiệu tương tự. Nguyên lý tương tự rất mềm dẻo và có thể phù hợp với từng ứng dụng cụ thể theo yêu cầu của khách hàng. Một số ngoại vi tương tự PSoC có thểđược cấu thành như sau:
o Các bộ chuyển đổi tương tự sang số (lớn nhất là 4, với 6 đến 14 bit, có thể chọ lựa phương pháp tăng ích, Delta Sigma, và SAR)
o Các bộ lọc (2, 4, 6, hoặc 8 cực thông dải, thông thấp, thông hẹp)
o Các bộ khuếch đại (lớn nhất là 4, với sự chọn hệ số khuếch đại 48x)
o Các bộ khuếch đại phối âm (lớn nhất 2, với sự chọn lựa hệ số khuếch đại 93x)
o Các bộ so sánh (lớn nhất là 4, với 16 sự lựa chọn ngưỡng)
o Các bộ chuyển đổi số sang tương tự DAC (lớn nhất là 4, với 6 đến 9 bit)
o Các bộ biến đổi ADC
o Dòng điều khiển lối ra cao (4 với 40 mA như một tài nguyên lõi PSoC)
o Tham chiếu 1.3V (như một tài nguyên hệ thống )
o Bộ quay số DTMF
o Các bộđiều chế (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
o Các bộ dò đỉnh
o Một số cấu hình khác có thể thực hiện được Các khối tương tựđược trình bày ở hình 3.3:
Hình 3.3. Sơ đồ khối tương tự
Hệ thống tài nguyên khác
Tài nguyên hệ thống, một số cái đã có trong danh mục trước đây, cung cấp thêm khả năng hoàn thiện hệ thống hơn. Tài nguyên cộng thêm bao gồm một bộ nhân, bộđo, công tắc nhấn, bộ dò điện áp thấp, và reset nguồn điện. Khai báo vắn tắt một số tài nguyên tiêu biểu được cung cấp ở dưới đây.
o Bộ chia xung nhịp số được cung cấp 3 sự lựa chọn tần số đồng hồ cho các ứng dụng. Các đồng hồ có thể hướng đến cả hai hệ thống số và tương tự. Các đồng hồ cộng thêm có thể được tạo ra bằng cách sử dụng các khối PSoC số như là các bộ chia đồng hồ
o Hai bộ nhân cứng (MAC) cung cấp bộ nhân nhanh 8 bit với tích luỹ 32 bit để giúp cho cả hai bộ tính toán thông thường và bộ lọc số.
o Bộđo cung cấp một phần cứng bộ lọc tuỳ thích cho tín hiệu số, các ứng dụng xử lý bao gồm việc tạo ra bộ chuyển đổi tương tự số Delta Sigma ADC.
o Mô đun I2C cung cấp truyền thông 100 và 400 kHz thông qua 2 đường dây. Tơ, chủ, và chếđộđa chủđược hỗ trợ tất cả.
Ngắt bộ dò điện áp thấp (LVD) có thể báo hiệu cho ứng dụng mức sụt điện áp, trong mạch POR (Power On Reset) tiên tiến loại trừ cần thiết cho hệ thống giám sát. Một điện áp tham chiếu bên trong cung cấp một tham chiếu tuyệt đối cho hệ thống tương tự, bao gồm các bộ ADC, DAC
Các đặc tính của thiết bị PSoC
Phụ thuộc vào đặc tính thiết bị PSoC của người sử dụng, hệ thống số và tương tự có thể có 16, 8 hoặc 4 khối số và 12, 6 hoặc 3 khối tương tự. Bảng ở dưới cho biết tài nguyên của từng nhóm thiết bị PSoC.
Nhóm thiết bị
PSoC vào/ra Chân số (lớn nhất) Các dòng khối số Khối số Ltốươi vào ng tự Lối ra tương tự Cột khối tương tự Khối tương tự RAM trong BFlash ộ nhớ bên trong CY8C29x66 44 4 16 12 4 4 12 2 KB 32 KB CY8C27x43 44 2 8 2 4 4 12 256Byte 16 KB CY8C24x23 24 1 4 12 2 2 6 256Byte 4 KB CY8C24x23A 24 1 4 12 2 2 6 256Byte 4 KB CY8C22x13 16 1 4 8 1 1 3 256Byte 2 KB CY8C21x34 28 1 4 28 0 2 4a 512Byte 8 KB CY8C21x23 16 1 4 8 0 2 4a 256Byte 4 KB