3. Nhiệm vụ và Nội dung nghiên cứu
3.1.Hệ thống lập trình trên chip PSoC(Programable System on Chip)
Vi hệ thống PSoC có khả năng ựáp ứng ựược yêu cầu ựa dạng do bên trong PSoC có rất nhiều mạch ựiện tử tắch hợp và chứa cả các khối chức năng ựiều khiển. Vắ dụ, bên trong PSoC có chứa khối chức năng khuếch ựại ựo lường
INSAMP (Instrumentation Amplifier) hay các module ADC với nhiều tham số
có thể cấu hình ựược, ựáp ứng linh hoạt với thiết kế hệ thống, các khối chức hiển thị ra LCD, khối làm nhiệm vụ truyền thông theo các chuẩn UART, SPI, I2C. Cùng với khả năng ựiều khiển, PSoC có khả năng kết nối giao diện, thực hiện các hàm chức năng và ựược tắch hợp một bộ vi xử lắ trung tâm (CPU) nhanh, bộ nhớ Flash, bộ nhớ dạng SRAM, EEPROM và nhiều cổng vào ra ựa dụng - khả trình ựể có thể ựơn giản hóa tối ựa quá trình thiết kế và xây dựng mạch vi xử lý tắn hiệụ Quan ựiểm xây dựng hệ thống trên chắp PSoC có các ựặc ựiểm chắnh sau:
Trong Chắp ựã có chứa sẵn các mạch chức năng (tắn hiệu tương tự, tắn hiệu sốẦ), khả năng ghép nối hết sức linh hoạt giữa các khối chức năng.
Người thiết kế có thể lựa chọn những khối chức năng phù hợp với bài toán ựo lường ựiều khiển, thiết lập cấu trúc/sơ ựồ mạch (phần cứng) bằng cách kết nối bằng ựồ họa các khối chức năng v.v., lập trình ựiều khiển hệ thống ựã thiết lập ựể thực hiện các nhiệm vụ dã dặt ra theo trình tự xác ựịnh.
Việc thiết lập cấu trúc phần cứng và lập trình cho hệ thống ựược thực hiện trong môi trường phần mềm chuyên dụng PSoC designer 5.0 và mạch nạp MiniProg 3 thắch hợp do hãng cung cấp phù hợp với họ chắp PSoC sử dụng.
Nhờ có phần mềm chuyên dùng PSoC designer 5.0 và mạch nạp MiniProg 3 do hãng Cypress cung cấp cho phép người sử dụng có thể lập trình vi xử lý bằng ngôn ngữ C, và sau ựó dịch/nạp chương trình ứng dụng tắch hợp vào chip, gán các thuộc tắnh ựo lường ựiều khiển ứng dụng của người sử dụng vào hệ thống
lưu giữ trong ựó (cho ựến lúc ựược người sử dụng thiết kế, thay ựổi, cải tiếnẦ). Với công nghệ chế tạo hiện nay, mặc dù ựược tắch hợp rất nhiều khối chức năng, nhưng mạch chắp PSoC vẫn có kắch thước nhỏ gọn, không lớn hơn các chắp vi xử lý vẫn ựược sử dụng thông thường. Với khả năng Ộtự thay ựổi cấu hìnhỢ linh hoạt của chip PSoC, người sử dụng có thể tạo ra các thiết bị ựo lường ựiều khiển có giá cả hợp lý, kắch thước nhỏ gọn, có tắnh bảo mật caoẦhiệu quả hơn nhiều so với các mô hình cùng loại sử dụng các loại vi ựiều khiển khác. Sơ ựồ cấu trúc
chung của một chắp PSoC có thể ựược mô tả trên Hình-3.1
Cấu trúc ựiển hình của PSoC ựược chia làm 4 phần chắnh: 1. Vùng lõi của PSoC (PSoC Core)
2. Nhóm các khối chức năng số (Digital System) 3. Nhóm khối chức năng tương tự (Analog System) 4. Tài nguyên chung của hệ thống (System Resources)
Các chắp PSoC hiện nay có thể có tới 8 cổng vào ra ựể kết nối với các thiết bị ngoại vi, 16 khối chức năng số và 12 khối chức năng tương tự
Chắp PSoC có thể từ 8, 16, 20, 24, 28, 32, 44, 48, 56, 100 chân tùy theo mức ựộ
phức tạp của giải pháp và phương án kết nốị Trên Hình-3.2 cho vắ dụ một chắp
PSoC 8 chân với một cổng vào ra chắnh (Hình-3.2, a)) và một chắp PSoC 100
chân với tám cổng vào ra chắnh (Hình-3.2, b))
Hình 3.2 - Các chắp PSoC với số chân khác nhau
a) Chắp CY8C29143 với 8 chân; b) Chắp CY8C29866 với 100 chân Các chức năng chắnh của họ vi hệ thống PSoC có thể ựược liệt kê sau ựây:
Bộ vi xử lý với cấu trúc Harvard
đồng hồ của bộ vi xử lý lên ựến 24 MHz (của các khối chức năng số có thể lên tới 48 MHz). Dải ựiện áp hoạt ựộng từ (3,0ọ5,25)V. Tiêu hao năng lượng ắt. Có chế ựộ kắch hoạt ựiện áp ựể hoạt ựộng trong ựiều kiện ựiện áp ngoài giảm xuống 1,0 V
Các khối chức năng tương tự
Sơ ựồ khối chức năng tương tự, bao gồm các bộ ADC có ựộ phân dải tới 14 bit và với các thuật toán lấy mẫu khác nhaụ Các bộ DAC có ựộ phân dải tới 9 bit. Các bộ khuếch ựại có hệ số khuếch ựại, các bộ lọc 2, 4, 6, 8 cực thông thấp, thông cao, thông dải và chắn dải với các thông số tùy chọn, cũng như các bộ so sánh có thông số có thể lập trình ựược. Mạch khuếch ựại ựo lường với hệ số khuếch ựại tới 93 lần.
Sơ ựồ khối chức năng số bao gồm các bộ ựịnh thời ựa chức năng, ựồng hồ thời gian thực, các bộ ựiều chế ựộ rộng xung có và không có dải an toàn (deadband), hai bộ truyền thông nối tiếp không ựồng bộ hai chiều, các bộ truyền thông theo chuẩn SPI (Master hoặc Slave), I2C, UART, IrDẠ
Bộ nhớ linh hoạt trên chắp
Bộ nhớ linh hoạt trên chip, bao gồm RAM có thể tới 2kB, bộ nhớ chương trình Flash từ 4K ựến 32K (có thể ghi/xóa tới 50.000 lần), có thể mô phỏng 2kB bộ nhớ EEPROM sử dụng Flash.
Có thể thiết lập cấu hình ựược từng chân trên chip.
Việc lập trình ngắt với chân nào, loại ngắt nào, các chân vào ra ựược hoạt ựộng ở chế ựộ như thế nào tùy thuộc vào thiết lập của người lập trình khi thiết kế và lập trình cho PSoC.