工程技术探究系列之-PowerPointPresent

工程技术探究系列之可变结构单片机技术及应用PSoC技术及应用目的：了解SoC的基本概念介绍一款PSoC芯片体验PSoC的全新编程方法介绍SoC设计技术SoC(System–on-Chip)System-on-Chip,在一个芯片内集成一个完整的系统。在一个芯片上实现信号采集、转换、存储、处理、I/O等功能，包括嵌入式软件和整个系统的全部内容。一种芯片设计技术，包括从确定系统功能开始，到软硬件划分，并完成设计的整个过程。从狭义角度讲,它是信息系统核心的芯片集成,是将系统关键部件集成在一块芯片上;从广义角度讲,SoC是一个微小型系统,如果说中央处理器(CPU)是大脑,那么SoC就是包括大脑、心脏、眼睛和手的系统。国内外学术界一般倾向将SoC定义为将微处理器、模拟IP核、数字IP核和存储器(或片外存储控制接口)集成在单一芯片上,它通常是客户定制的,或是面向特定用途的标准产品。IP核IP核是具有知识产权（IntellectualProperty）的集成电路芯核的简称，其作用是把一组拥有知识产权的电路设计集合在一起，构成芯片的基本单位，以供设计时搭积木之用。IP（IntellectualProperty）核，即常说的知识产权，是一段具有特定电路功能的硬件描述语言程序，该程序与集成电路工艺无关，可以移植到不同的半导体工艺中去生产集成电路芯片。其实可以把IP理解为一颗ASIC（专用集成电路或者是芯片），以前是芯片做好以后供人家在PCB上使用，现在是IP做好以后让人家集成在更大的芯片里。IP核的应用IP核在数字电路中常用，一些比较复杂的功能块，如FIR滤波器、SDRAM控制器、PCI接口等设计成可修改参数的模块。IP核的重用是设计人员赢得迅速上市时间的主要策略。随着CPLD/FPGA的规模越来越大，设计越来越复杂（IC的复杂度以每年55%的速率递增，而设计能力每年仅提高21%），设计者的主要任务是在规定的时间周期内完成复杂的设计。调用IP核能避免重复劳动，大大减轻工程师的负担，因此使用IP核是一个发展趋势。如何界定SoC产品如何界定SoC，认识并未统一。但可以归纳如下：①SoC应由可设计重用的IP核组成，IP核是具有复杂系统功能的能够独立出售的VLSI块；②IP核应采用深亚微米以上工艺技术；③SoC中可以有多个MPU、DSP、MCU或其复合的IP核。由上可见，无论从功能、工艺和应用技术上，SoC都是站在高的起点上，对复杂功能的VLSI级IP核，使用重用技术。由于使用的是VLSI级的IP核为部件，设计重用的效率非常高。SoC的一般构成从大处来分，SoC含有：◆逻辑核一包括CPU、时钟电路、定时器、中断控制器、串并行接口、其它外围设备、I／O端口以及用于各种IP核之间的粘合逻辑等等；◆存储器核一包括各种易失、非易失以及Cache等存储器；◆模拟核——包括ADC、DAC、PLL以及一些高速电路中所用的模拟电路。那么什么是PSoC？它与SoC有什么关系？不同阶段IC芯片的特征硬逻辑产品一一第一代专用，软件不可编程，硬件不可配置；MPU/MCU(计算机产品)一第一代通用，软件可编程，硬件不可配置：ASlC（硬逻辑产品）一一第二代专用，软件不可编程，硬件不可配置；PLD（硬逻辑产品）一一第二代通用，软件不可编程硬件可配置；SoC（计算机产品）一第三代专用，软件可编程，硬件不可配置；PSoC（计算机产品）一第三代通用，软件可编程，硬件可配置。PSoCPSoC是硬件可配置的SoC。因SoC本是软件可编程的，所以，PSoC的用户可获得软、硬两个方面的编程灵活性。PSoC一般是在FPGA硅片上，嵌入MCUIP核的SoC。32位的PSoC2000年，Altera生产了首例嵌入32位ARMIP核的ExcaliburPSoC。其它PLD制造商也都纷纷在自己的FPGA上嵌入了不同位数的MPU／MCU一般PSoC生产厂都提供一块装有PSoC的开发评估板,为用户备好硬件软件同步开发的良好环境，帮助目标产品的开发及提前上市。这些PLD制造商都提供现成的硬件编程工具和丰富的逻辑元件库供用户使用。8位的PSoC①MCS-51核的居多，有ST公司的μPSD32xx、Cyprcss的CY8C264xx和CY8C266xx等等②非MCS-5l核的PSoC只发现一家。它是Atmel公司的8位RISCAVR核的PSoC——AT94K40。它们各自都提供配置硬件的软件工具，有的还是免费的。PSoC是一种新的可编程技术有三种可编程技术的问世，对当今工程师研发电子产品的模式影响重大；依问世时间先后排列，这三种技术分别为：微处理器（MicroprocessorUnit；MPU）与微控制器（MicrocontrollerUnit；MCU）可编程逻辑阵列（FPGA）可编程类比（模拟）阵列（FPAA）每种技术的可编程能力，皆为设计业者在建构电路方面提供更进一步的弹性与整合度。一种新的可编程技术——PSoC塞普拉斯公司的PSoC——CY8C系列CY8C系列芯片特征CY8C29/27/24/22xxx为赛普拉斯微系统有限公司研发并已投放市场的PSoC（ProgrammableSystemonChip）。在单一芯片上,PSoC集成了一只功能强劲的M8C内核、数量不等的数字区块和模拟区块（数量视具体产品型号）以及一些附加的实用系统资源。利用这些片上资源和CypressPSoC集成开发环境PSoCDesigner,设计者可以随心所欲地配置诸如ADC、DAC、PWM、PGA、EEPROM、T/C、UART、BPF/LPF等数十种常用的功能模块,足以替代几乎所有的常用外围芯片,且这些模块可实现片内互连,参数可以选择及调节,经由系统自动生成相应的C和汇编的API函数在需要的地方调用即可。这些片内资源甚至可以分时复用,实现动态重构,基本可以实现真正意义上的单片系统,与传统的MCU相比,具有很大的灵活性和更高的性价比。PSoCDesignerPSoCExpress无需任何汇编语言或C语言编程的知识工作在比以往技术更高的抽象水平上只需要考虑应用知识可以创建专门的项目文档阅读资料《PSoC原理与应用设计》，朱明程、李晓滨等，机械工业出版社，2008.3.1《可编程片上系统（PSoC）原理及实训》，叶朝辉、华成英，清华大学出版社，2008.5.1《系统可配置单片机原理与应用》，戴国骏等，机械工业出版社，2009.4.1电子工程世界，SoC主题论坛谢谢！