51_54.PDF

P O D Z E S P O Ł Y

Układy PSoC firmy Cypress MicroSystems

Wybieraj¹c mikrokontroler do konkretnej aplikacji, musimy zazwyczaj

pogodziÊ siÍ z wieloma kompromisami wynikaj¹cymi z†przyjÍtego

przez producentÛw uk³adÛw stopnia wyposaøenia mikrokontrolerÛw.

Radykalne i†niezwykle skuteczne rozwi¹zanie praktycznie wszystkich

problemÛw tego rodzaju zapewniaj¹ mikrokontrolery PSoC firmy

CypressMicro.

System w jednym układzie

W†wyniku przyjÍtych

kompromisÛw albo musi-

my zap³aciÊ za peryferie,

z†ktÛrych nie bÍdziemy ko-

rzystaÊ, lub ì³ataÊî braki

w†wyposaøeniu mikrokont-

rolera za pomoc¹ zewnÍt-

rznych uk³adÛw. Niezwyk-

le rzadkie s¹ przypadki,

w†ktÛrych peryferie zinteg-

rowane w†mikrokontrolerze

dok³adnie pasuj¹ do wy-

mogÛw aplikacji, zw³asz-

cza jeøeli weümiemy pod

uwagÍ takøe ìjakoúÊî

wszystkich parametrÛw

mikrokontrolera. Do takich,

obok m.in. pojemnoúci pa-

miÍci i†blokÛw peryferyj-

nych, trzeba zaliczyÊ do-

stÍpne rodzaje obudÛw czy

teø moøliwoúÊ zmiany fun-

kcji wyprowadzeÒ mikro-

kontrolera.

Niestety, w†wiÍkszoúci

nieco bardziej wyrafino-

wanych przypadkÛw, pro-

jektanci musz¹ godziÊ siÍ

na wybÛr kompromisowy.

A w³aúciwie do tej pory

musieli.

Nowe spojrzenie

Na pocz¹tku 2000 roku

pojawi³y siÍ bowiem pier-

wsze informacje o†nowym

produkcie firmy Cypress -

mikrokontrolerze ze swo-

bodnie rekonfigurowanymi

peryferiami. Rzecz nieby-

wa³a, bowiem kaødy pro-

jektant wykorzystuj¹c

wbudowane w taki mikro-

kontroler konfigurowalne

Elektronika Praktyczna 11/2002

System w jednym układzie

P O D Z E S P O Ł Y

M8 oparto na architektu-

rze Harvard. Jego lista in-

strukcji - niezgodnie ze

wspÛ³czesn¹ mod¹ na

RISC-i - jest bardzo ob-

szerna i†przez to ³atwa

w†stosowaniu. RdzeÒ ob-

s³uguje 9†trybÛw adreso-

wania, przy czym korzys-

tanie z†nich - dziÍki przej-

rzystym mnemonikom

i†uporz¹dkowanej liúcie

instrukcji - jest bardzo ³at-

we. Mikrokontrolery wy-

posaøono w†blok sprzÍto-

wego mnoøenia 8x8 z†16-

bitowym wyjúciem, ktÛry

wspÛ³pracuje z†32-bito-

ducent nie ujawni³ specy-

fikacji programowania, co

powoduje koniecznoúÊ ko-

rzystania z†oryginalnych

narzÍdzi.

Mikrokontrolery PSoC

wyposaøono takøe w†sys-

tem priorytetowej obs³ugi

przerwaÒ, przy czym prze-

rwania mog¹ byÊ genero-

wane takøe przez cyfrowe

bloki konfigurowalne,

dziÍki czemu dostÍp do

przerwaÒ maj¹ takøe bloki

funkcjonalne implemento-

wane przez projektanta.

Wszystkie bloki mikro-

kontrolera s¹ taktowane

Idea PSoC

Twórcy układów prezentowanych w artykule

połączyli w jednej obudowie szybki 8−bitowy

mikrokontroler ze swobodnie konfigurowalny−

mi blokami analogowymi i cyfrowymi

spełniającymi rolę modyfikowalnych peryferii

mikrokontrolera.

Rys. 1

wym akumulatorem. Do-

datkowym wyposaøeniem

wszystkich mikrokontrole-

rÛw PSoC jest sprzÍtowy

decymator, ktÛry s³uøy do

konwersji sygna³u z†1-bi-

towego przetwornika A/C

sygna³em zegarowym wy-

twarzanym przez generator

wbudowany w†mikrokont-

roler. CzÍstotliwoúÊ jego

pracy moøna ustaliÊ za

pomoc¹ zewnÍtrznego re-

zonatora kwarcowego,

a†w†przypadku mniejszych

wymagaÒ co do dok³ad-

noúci i†stabilnoúci czÍstot-

liwoúci, moøna wykorzys-

taÊ wewnÍtrzny generator

o†programowo ustalanej

czÍstotliwoúci sygna³u.

zasoby, moøe zbudowaÊ

sobie dok³adnie takie pe-

ryferie, jakie s¹ niezbÍdne

w†jego aplikacji.

Mikrokontrolery nowej

rodziny opracowa³a firma

Cypress MicroSystems,

ktÛra naleøy do doúÊ dob-

rze znanego na naszym

rynku Cypressa. Rodzina

sk³ada siÍ zaledwie z†czte-

rech mikrokontrolerÛw

( tab. 1 ) dostÍpnych w†kil-

ku rodzajach obudÛw, ale

dziÍki praktycznie nie-

ograniczonym (w rozs¹d-

nym zakresie) moøliwoú-

ciom konfiguracji peryferii

jest moøliwe ìwbudowa-

nieî na drodze programo-

wej, praktycznie dowol-

nych peryferyjnych modu-

³Ûw analogowych i†cyfro-

wych. Schemat blokowy

mikrokontrolerÛw PSoC

pokazano na rys. 1 .

RdzeÒ uk³adÛw PSoC

( Programmable System-on-

a-Chip ) jest minimalnie

zmodyfikowany w†stosun-

ku do znanego z†wczeú-

niejszych opracowaÒ rdze-

nia M8, na bazie ktÛrego

Cypress produkuje mikro-

kontrolery (niegdyú pierw-

sze na rynku!) zintegrowa-

ne z†interfejsem USB. Bu-

dowÍ 8-bitowego rdzenia

na postaÊ rÛwnoleg³¹.

Decymator jest automa-

tycznie konfigurowany ja-

ko konwerter danych

przez oprogramowanie na-

rzÍdziowe PSoC Designer .

PamiÍÊ programu we

wszystkich mikrokontrole-

rach PSoC jest typu Flash

i†moøna j¹ wielokrotnie

programowaÊ, takøe juø po

zamontowaniu uk³adÛw

w†systemie. Niestety, pro-

Cyfrowe bloki

konfigurowalne

Peryferie cyfrowe moøna

implementowaÊ w†zespole

oúmiu 8-bitowych cyfro-

wych blokÛw konfigurowal-

nych, z†ktÛrych 4 s¹ bloka-

mi zoptymalizowanymi pod

k¹tem transmisji danych.

Ich konfiguracjÍ naj³atwiej

jest przeprowadziÊ za po-

moc¹ specjalizowanego

programu narzÍdziowego

PSoC Designer , ktÛry ten

doúÊ z³oøony proces spro-

wadza do kilku klikniÍÊ,

w†tym przede wszystkim

wyboru rodzaju implemen-

towanego bloku (lewa czÍúÊ

okna z† rys. 2 ). Podobnie

³atwe jest do³¹czanie wejúÊ

Tab. 1. Zestawienie najważniejszych parametrów mikrokontrolerów PSoC firmy Cypress

Parametr

CY8C25122

CY8C26233

CY8C26443

CY8C26643

Częstotliwość taktowania

93,7 kHz...24 MHz 93,7 kHz...24 MHz 93,7 kHz...24 MHz

93,7 kHz...24 MHz

Napięcie zasilania

3...5,5 V

Pojemność pamięci danych RAM

256 B

Pojemność pamięci programu Flash

4 kB

8 kB

16 kB

Liczba analogowych bloków

konfigurowalnych

Liczba cyfrowych bloków

konfigurowalnych

Liczba wyprowadzeń I/O

40/44

Wbudowana przetwornica napięcia

Nie

Tak

zasilającego

Dostępne obudowy

DIP8

DIP/SOIC/

DIP/SSOP48,

SSOP20

SSOP28

TQFP44

Elektronika Praktyczna 11/2002

P O D Z E S P O Ł Y

Tab. 2. Możliwe konfiguracje cyfrowych modułów

peryferyjnych

Nazwa bloku

Wykorzystywane zasoby

Licznik 8−bitowy

1 moduł cyfrowy

Licznik 16−bitowy

2 moduły cyfrowe

Licznik 24−bitowy

3 moduły cyfrowe

Licznik 32−bitowy

4 moduły cyfrowe

8−bitowy generator sekwencji

1 moduł cyfrowy

pseudolosowych

16−bitowy generator sekwencji

2 moduły cyfrowe

pseudolosowych

24−bitowy generator sekwencji

3 moduły cyfrowe

pseudolosowych

32−bitowy generator sekwencji

4 moduły cyfrowe

pseudolosowych

PWM 8−bitowy 1 moduł cyfrowy

PWM 16−bitowy 2 moduły cyfrowe

8−bitowy PWM z czasem martwym 2 moduły cyfrowe

16−bitowy PWM z czasem martwym 3 moduły cyfrowe

Timer 8−bitowy

1 moduł cyfrowy

Timer 16−bitowy

2 moduły cyfrowe

Timer 24−bitowy

3 moduły cyfrowe

Timer 32−bitowy

4 moduły cyfrowe

Generator CRC16

2 moduły cyfrowe

Inwerter

1 moduł cyfrowy

EEPROM

−

UART

2 moduły komunikacyjne

Odbiornik IrDA

3 moduły cyfrowe

Nadajnik IrDA

2 moduły cyfrowe

Obsługa LCD

−

Odbiornik szeregowy

1 moduł komunikacyjny

Nadajnik szeregowy

1 moduł komunikacyjny

Programowy interfejs I 2 C Master

−

Programowy interfejs I 2 C Slave

−

SPI Master

1 moduł komunikacyjny

SPI Slave

1 moduł komunikacyjny

i†wyjúÊ implementowanych

peryferii do wyprowadzeÒ

mikrokontrolera.

W† tab. 2 zestawiono pe-

ryferie moøliwe do zaim-

plementowania w†cyfro-

wych blokach konfiguro-

walnych za pomoc¹ ostat-

nio udostÍpnionych wersji

oprogramowania (3.x).

to aø 12. Budowa czterech

z†nich jest oparta na kla-

sycznych wzmacniaczach

operacyjnych. W†pozosta-

³ych oúmiu zastosowano

prze³¹czane kondensatory.

Bloki te s¹ takøe podzie-

lone na dwie grupy po

cztery bloki, rÛøni¹ce siÍ

nieco budow¹ wewnÍt-

rzn¹, ale zasada ich dzia-

³ania jest identyczna.

W† tab. 3 zamieszczono ze-

stawienie obecnie dostÍp-

nych (w wersji PSoC De-

signera 3.x) konfiguracji

blokÛw analogowych.

Analogowe bloki

konfigurowalne

Podobnie przebiega kon-

figurowanie blokÛw analo-

gowych, ktÛrych w†mikro-

kontrolerach PSoC zawar-

Łatwe w stosowaniu

Wszystkie mikrokontrolery PSoC mają

identyczną budowę wewnętrzną (łącznie

z rozmieszczeniem rejestrów), różnią się

jedynie rozmiarem pamięci programu i liczbą

portów dołączonych do wyprowadzeń

obudowy.

Elektronika Praktyczna 11/2002

P O D Z E S P O Ł Y

PSoC a PLD

Korzystanie z układów PSoC firmy Cypress

MicroSystems przypomina korzystanie

z systemu zbudowanego z mikrokontrolera

z dołączonymi programowalnymi układami

analogowymi (jak np. ispPAC firmy Lattice),

w których można umieścić własne peryferie

analogowe, i układami CPLD, w których

można umieścić własne peryferie cyfrowe.

Tab. 3. Możliwe konfiguracje analogowych modułów

peryferyjnych

Nazwa bloku Wykorzystywane zasoby

Multiplekser analogowy 4−>1 −

2−biegunowy filtr dolnoprzepustowy 2 moduły z kluczowanymi

pojemnościami

2−biegunowy filtr pasmowo−

2 moduły z kluczowanymi

przepustowy

pojemnościami

6−bitowy przetwornik C/A

1 moduł z kluczowanymi

pojemnościami

8−bitowy przetwornik C/A

2 moduły z kluczowanymi

pojemnościami

8−bitowy przetwornik A/C ∆−Σ

1 moduł z kluczowanymi

pojemnościami/1 moduł cyfrowy

11−bitowy przetwornik A/C

1 moduł z kluczowanymi

pojemnościami/1 moduł cyfrowy

6−bitowy przetwornik A/C SAR

1 moduł z kluczowanymi

pojemnościami

8−bitowy przetwornik A/C SAR

2 moduły z kluczowanymi

pojemnościami/1 moduł liniowy

Przetwornik A/C o modyfikowanej

1 moduł z kluczowanymi

rozdzielczości 7...13 bitów

pojemnościami/3 moduły cyfrowe

12−bitowy inkrementacyjny

1 moduł z kluczowanymi

przetwornik A/C

pojemnościami/2 moduły cyfrowe

2−biegunowy filtr górno−

2 moduły z kluczowanymi

przepustowy

pojemnościami

2− biegunowy filtr pasmowo−

2 moduły z kluczowanymi

zaporowy

pojemnościami

Komparator analogowy

2 moduły z kluczowanymi

pojemnościami

Rys. 2

Generator DTMF

1 moduł z kluczowanymi

pojemnościami/1 moduł cyfrowy

NarzÍdzia

Ze wzglÍdu na relatyw-

nie ma³¹ popularnoúÊ

rdzenia M8C i†zwi¹zany

z†tym brak narzÍdzi na

rynku, Cypress MicroSys-

tems opracowa³ w³asny

system projektowy dla

uk³adÛw PSoC - nosi on

nazwÍ PSoC Designer . Pro-

gram ten jest kompletnym,

zintegrowany úrodowis-

kiem programisty (IDE),

ktÛre w†wersji bezp³atnej

udostÍpnia wszystkie moø-

liwoúci pakietu poza kom-

pilatorem C (ktÛrego cena

nie jest osza³amiaj¹ca -

wynosi bowiem ok. 145

USD). Za pomoc¹ PSoC

Designera moøna ³atwo

konfigurowaÊ modu³y pe-

ryferyjne, do³¹czaÊ ich

wejúcia i†wyjúcia do wy-

prowadzeÒ uk³adu, debu-

gowaÊ program, programo-

waÊ uk³ady itp. Uøytkow-

nicy niechÍtnie wydaj¹cy

pieni¹dze na narzÍdzia

otrzymuj¹ pe³nowartoúcio-

wy pakiet narzÍdziowy

praktycznie za darmo, co

nadal nie jest powszechne.

Producent przygotowa³

takøe jeden zestaw ewalu-

acyjny (CY3205DK - fot.

Pomiar temperatury

1 moduł z kluczowanymi

pojemnościami

Wzmacniacz pomiarowy

2 moduły liniowe

Wzmacniacz odwracający

1 moduł liniowy

Wzmacniacz o programowanym

1 moduł liniowy

wzmocnieniu

Multiplekser napięć referencyjnych

1 moduł liniowy

Komparator z programowanym

1 moduł liniowy

progiem

3 ), w†ramach ktÛrego

otrzymujemy emulator

ICE i†programator (stan-

dardowo dla mikrokontro-

lerÛw w†obudowach DIP

do 28 wyprowadzeÒ),

dwie prÛbki mikrokontro-

lerÛw CY8C26443, zasi-

lacz sieciowy, CD-ROM

z†oprogramowaniem na-

rzÍdziowym i†dokumenta-

cj¹, a†takøe niewielk¹

p³ytkÍ ewaluacyjn¹, na

ktÛrej moøna testowaÊ

proste aplikacje.

bardzo wiele na to wska-

zywa³o. Teraz, po prawie

trzech latach od chwili

ich premiery, wiadomo

juø, øe PSoC-e zdobywaj¹

úwiat. Takøe my przedsta-

wimy wkrÛtce na ³amach

EP projekty realizowane

na tych nowoczesnych

uk³adach, ktÛre ³¹cz¹

w†sobie wszystkie nowo-

czesne trendy projektowe.

Piotr Zbysiñski, AVT

piotr.zbysinski@ep.com.pl

Podsumowanie

Kiedy po raz pierwszy

pisaliúmy o†uk³adach

PSoC firmy Cypress Mic-

roSystems, trudno by³o

wyrokowaÊ, czy przyjm¹

siÍ one na rynku, chociaø

Dodatkowe informacje

Fot. 3

Artyku³ powsta³ na podstawie ma-

teria³ów udostêpnionych przez firmê

Future Electronics (tel. (22) 618-92-

02, www.futureelectronics.com),

która jest autoryzowanym dystrybu-

torem firmy Cypress MicroSysems,

w tym zestawu CY3205DK.

Elektronika Praktyczna 11/2002

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: