基于PSoC3的多通信接口時(shí)的DMA設(shè)計(jì)
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一、 Cypress PSoC3芯片介紹
Cypress PSoC3使用基于單循環(huán)流水線的高性能8051內(nèi)核 (67MHz/33MIPS)，提供業(yè)界廣泛采用的5.5V至0.5V電壓范圍和低至200nA的休眠電流，可以滿足極低功耗的應(yīng)用場(chǎng)合。PSoC3的高性能模擬子系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)都擁有可編程通路，允許將任何模擬或數(shù)字信號(hào)（包括可編程時(shí)鐘）分配到任何通用I/O引腳，這為使用者提供了真正的“系統(tǒng)級(jí)”可編程能力。
Cypress PSoC3的芯片編號(hào)是CY8C38xx，該系列芯片依據(jù)功能模塊的不同包含多種芯片。表1是CY8C38xx系列的選型指南，除了表中列出的特性外，每個(gè)CY8C38xx芯片還包含：1.024V±0.1%的精密片上電壓參考源，帶PLL的1~66MHz±1%的精密可編程時(shí)鐘源，有ECC（錯(cuò)誤校正碼）功能的Flash，DMA（直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)），4KB可調(diào)試跟蹤的RAM，JTAG/SWD編程/調(diào)試接口，支持片外存儲(chǔ)器訪問(wèn)等。
Cypress PSoC3 內(nèi)部采用CPLD的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了完全的數(shù)字可編程電路。圖1顯示了CY8C38xx系列內(nèi)部的可編程邏輯圖。從圖1中可以看出，外設(shè)和邏輯部分可以彼此互聯(lián)，也可以連接到任何引腳。數(shù)字可編程邏輯包括了以下部分。
UDB（Universal Digital Blocks）形成了可編程數(shù)字系統(tǒng)的核心功能，由PLD和Data path組成，可以創(chuàng)建各種通用外設(shè)和定制化功能。
UDB Array由多個(gè)UDB通過(guò)矩陣和可編程互聯(lián)組成，支持UDB和DSI（Digital System Interconnect）之間很靈活的擴(kuò)展。
DSI是數(shù)字信號(hào)的集中互聯(lián)，包括UDB，固定功能外設(shè)，I/O，中斷，DMA和其它部分的數(shù)字信號(hào)。
強(qiáng)大的模擬資源以及靈活的模擬布線資源也是PSoC3的一大亮點(diǎn)之一。圖2是CY8C38系列芯片的片內(nèi)模擬資源圖，通過(guò)這些可編程的模擬電路，可以構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)處理模塊。并且這些模擬資源可以通過(guò)內(nèi)部的模擬互連子系統(tǒng)進(jìn)行連接，提供高度的模擬設(shè)計(jì)自由度以及IP資源的保護(hù)。模擬子系統(tǒng)有以下系統(tǒng)構(gòu)成。
·有模擬全局和局部總線，模擬開(kāi)關(guān)構(gòu)成的高度可配置的結(jié)構(gòu)。
·高精度的Delta-Sigma ADC.
·支持8位的電壓或者電流DAC.
·四路比較器并且可以有選擇性的互聯(lián)到LUT中.
·多達(dá)四個(gè)的SC/CT模塊可以構(gòu)成OPAMP等模擬電路
·多達(dá)四個(gè)內(nèi)部的OPAMP，可以連接到GPIO作為大電流輸出的緩沖器。
·CapSense子系統(tǒng)支持電容觸摸的檢測(cè)。
·內(nèi)部高精度參考電壓源。
圖1 CY8C38系列芯片的片內(nèi)可編程數(shù)字系統(tǒng)圖
表1 PSoC3 選型指南
圖2 PSoC3 內(nèi)部模擬資源圖
除了模擬和數(shù)字可編程邏輯外，CY8C38 系列芯片都包含了一個(gè)專(zhuān)用于數(shù)字濾波的硬件加速器DFB（Digital Filter Block），它內(nèi)部的專(zhuān)用乘法器和加速器可以在一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘內(nèi)計(jì)算一個(gè)24 位數(shù)與24 位數(shù)的乘法。使用DFB 可以方便的實(shí)現(xiàn)FIR 和IIR 數(shù)字濾波器，而且?guī)缀醪徽加肕CU 的資源。在實(shí)現(xiàn)濾波器之外，DFB 還可以作為PSoC3 的算法加速器，可以很方便快捷的實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字算法，而且不需要占用PSoC3 的CPU 資源。
圖3 是DFB 的模塊框圖，典型應(yīng)用是將某個(gè)片內(nèi)數(shù)據(jù)源（例如ADC 或某個(gè)DMA）的數(shù)據(jù)連接到DFB，經(jīng)DFB 處理后將結(jié)果輸出到另一個(gè)片內(nèi)數(shù)據(jù)源（例如DAC 或另一個(gè)DMA）。數(shù)據(jù)的移入和移出可以設(shè)定由特定的DMA 控制，也可以由MCU 直接移動(dòng)。
圖3 DFB 結(jié)構(gòu)圖
除了可編程的資源之外，PSoC3內(nèi)部還提供了特定功能的模塊。這些模塊可以不占用模擬，數(shù)字可編程以及MCU資源，完成相應(yīng)的功能。這些模塊包括：
·支持高達(dá)1MBPS的Can總線控制器，兼容ISO-11898-1標(biāo)準(zhǔn)。
·全速USB2.0控制器，支持8個(gè)端點(diǎn)和DMA數(shù)據(jù)傳輸控制。
·支持50k/100k/400k/1M BPS的I2C主/從總線控制器，兼容Philips ‘The I2C Specification’ Version 2.1。
·16 Bit專(zhuān)用的定時(shí)，計(jì)數(shù)和PWM等常用的嵌入式系統(tǒng)模塊。
二、 Cypress PSoC?Creator? 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境
Cypress PSoC Creator 開(kāi)發(fā)環(huán)境是Cypress 為PSoC3 / PSoC5可編程片上系統(tǒng)提供的高效，易用的繼承開(kāi)發(fā)環(huán)境。
該獨(dú)特的新型設(shè)計(jì)軟件使得工程師能夠按照自己的思維方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。使用基于電路圖的方式完成對(duì)可編程模擬，數(shù)字以及布線資源的設(shè)計(jì)。該軟件還提供了特有的嵌入式系統(tǒng)的組件庫(kù)來(lái)應(yīng)用其內(nèi)部的資源，通過(guò)在組件庫(kù)中選擇組件并使用基于電路圖的方式可以使得整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程就像搭積木一樣，簡(jiǎn)單高效的實(shí)現(xiàn)工程師的設(shè)計(jì)。該軟件工具通過(guò)電路綜合可以自動(dòng)的把用戶的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化成對(duì)可編程電路的配置，使得用戶即使不了解芯片的細(xì)節(jié)也可以完成復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)。使用PSoC Creator進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，客戶是根據(jù)應(yīng)用需求急性設(shè)計(jì)，而不是目標(biāo)器件的限制。重新構(gòu)建設(shè)計(jì)就像修改程序一樣，不需要復(fù)雜的電路板級(jí)修改。
PSoC Creator將一個(gè)最新的軟件開(kāi)發(fā)IDE與一個(gè)*性的圖形設(shè)計(jì)編輯器結(jié)合在一起，構(gòu)成一個(gè)獨(dú)特的強(qiáng)有力的軟硬件同步設(shè)計(jì)環(huán)境。它提供內(nèi)容豐富的、存有幾十個(gè)預(yù)先配置過(guò)的模擬和數(shù)字外設(shè)庫(kù)，可以方便地拖放進(jìn)電路圖設(shè)計(jì)界面并組成強(qiáng)大的系統(tǒng)。該工具還可以自動(dòng)為所有片上信號(hào)分配管腳，如有需要，甚至還能將I/O分配到最佳管腳。每個(gè)外設(shè)元件的參數(shù)均經(jīng)過(guò)仔細(xì)的配置，以保證應(yīng)用效果能最好地滿足設(shè)計(jì)者的要求，且沒(méi)有資源浪費(fèi)。構(gòu)建過(guò)程會(huì)為每一個(gè)元件產(chǎn)生一個(gè)一致的、容易記住的API系列，這樣，軟件開(kāi)發(fā)者即可控制硬件，而無(wú)需為基本執(zhí)行指令操心。 定制的設(shè)計(jì)及其相關(guān)的API還可以方便地存儲(chǔ)在庫(kù)中，用于將來(lái)的項(xiàng)目或在組織內(nèi)部分享。
PSoC Creator內(nèi)部包含了全功能免費(fèi)的編譯器，其獨(dú)特的綜合布線工具能夠自動(dòng)綜合客戶的設(shè)計(jì)輸入，并生成相應(yīng)的API。PSoC3的工程采用了工業(yè)界常用的Keil CA51編譯器，而GNU GCC-ARM編譯器也包含其中，能夠針對(duì)PSoC5的設(shè)計(jì)進(jìn)行編譯。在綜合，編譯等完成之后，生成兼容Intel Hex格式的配置文件對(duì)芯片進(jìn)行配置。
評(píng)論