PSOC 概述

PSOC（Programmable System-on-Chip）即可编程片上系统，是一种具有独特优势和广泛应用的技术，以下从多个方面对其进行详细介绍：

核心特点

  • 混合讯号阵列架构：PSOC 的核心是其混合讯号阵列架构，它允许用户在单个芯片内集成可配置的模拟与数字电路，极大地简化了设计流程。
  • 集成多种元件：内含 UART、定时器、放大器、比较器、数位类比转换器（ADC）、脉波宽度调变（PWM）、滤波器等数十种元件，这些元件可以自由配置，满足不同应用的需求。
  • 节省研发时间：通过使用 PSOC，客户可以节省大量的研发时间，因为它减少了设计所需的元件数量和复杂性。

技术细节

内核系统

PSOC 内核是系统的核心部件，包括 CU 内核 M8C、SROM、Flash 存储器、SRAM、中断控制器、睡眠与看门狗、一组时钟源等。CU 内核 M8C 采用 Harvard 结构，处理器时钟频率范围在 937K~24MHz 之间，24M 时钟下可达 4MIPS 的运算能力。

内部寄存器

M8C 有 5 个内部寄存器，用于指令的运行，分别是累加器、状态寄存器、数据指针、程序计数器等。

伙伴系统原理

在操作系统中，伙伴系统是一种内存管理机制，用于管理物理内存页。它通过将内存块分成两个大小相等的内存块来实现内存分配。

发展历程

  • 演变历程：从 2000 年推出开始，PSOC 经历了从 8 位到 32 位的演变，最新的 PSOC6 获得了众多的市场赞誉。
  • 物联网应用：PSOC6 是专为物联网应用所设计的，它提供了丰富的功能，可以满足各种物联网应用的需求。

英飞凌 PSOC 系列

英飞凌在 2020 年收购塞普拉斯后，MCU 新增了 PSOC 系列，其中有 PSOC4 和 PSOC6 两个大系列。

  • PSOC4：基于 ARM Cortex - M0，适用于一些对性能要求不是特别高的场景。
  • PSOC6：采用 Arm® Cortex - M0+/Arm® Cortex® - M4F 双核设计，在 Wifi、BlueTooth、BLE 等应用场景上表现出色，这得益于 2016 年塞普拉斯收购博通获得的一些 wifi、Bluetooth 技术。

应用场景

触摸按键应用

在 Psoc4.0 环境下，基于 CY8C4014LQI 芯片可以创建空白工程并添加电容触摸组件（Capsense_CSD）和 EZI2CSlave 组件，实现触摸按键功能。基于 PSoC 片上系统芯片的非接触式感应按键界面，具有非接触、可靠和设计简单的特点，已在家电和控制系统中得到应用和推广。

数控运动控制器

采用 PSoC 可编程片上系统可以设计数控运动控制器。由于 PSoC 具有灵活的可自由配置的模拟、数字资源和输入输出接口以及对多种通信接口的支持，该运动控制器具有良好的可扩展性和可移植性。以三轴联动的雕刻机控制器为例，PSoC 控制器可实现与上位机的通信、指令的解析、电机的运动控制等功能。

无线应用

PSOC 系列以其集成的 WiFi、Bluetooth 功能和 Programmable SOC 特性，适用于多种无线应用场景。

未来趋势

随着技术的不断发展，PSOC 将继续在集成度、性能和灵活性方面不断提升，为工程师提供更加高效的设计解决方案。