PSoC (sistema programable en un chip ) es una familia de circuitos integrados de microcontroladores de Cypress Semiconductor . Estos chips incluyen un núcleo de CPU y matrices de señales mixtas de periféricos analógicos y digitales integrados configurables.
En 2002, Cypress comenzó a enviar cantidades comerciales del PSoC 1. [1] Para promover el PSoC, Cypress patrocinó un "Desafío de diseño de PSoC" en la revista Circuit Cellar en 2002 y 2004. [2]
En abril de 2013, Cypress lanzó la cuarta generación, PSoC 4. El PSoC 4 cuenta con una CPU ARM Cortex-M0 de 32 bits, con bloques analógicos programables ( amplificadores operacionales y comparadores), bloques digitales programables ( UDB basados en PLD ), enrutamiento programable y GPIO flexible (enruta cualquier función a cualquier pin), un bloque de comunicación en serie (para SPI, UART, I²C ), un bloque temporizador/contador/PWM y más. [3]
El PSoC se utiliza en dispositivos tan simples como los cepillos de dientes Sonicare y las zapatillas Adidas, y tan complejos como el decodificador TiVo . Un PSoC implementa la detección capacitiva para la rueda de desplazamiento sensible al tacto de la rueda de clic del iPod de Apple . [ cita requerida ]
En 2014, Cypress amplió la familia PSoC 4 al integrar una radio Bluetooth Low Energy junto con un SoC basado en PSoC 4 Cortex-M0 en una única matriz monolítica.
En 2016, Cypress lanzó PSoC 4 S-Series, con CPU ARM Cortex-M0+ . [4]
Un circuito integrado PSoC está compuesto por un núcleo, bloques analógicos y digitales configurables y un enrutamiento y una interconexión programables. Los bloques configurables de un PSoC son la mayor diferencia con otros microcontroladores.
El PSoC tiene tres espacios de memoria independientes: SRAM paginada para datos, memoria Flash para instrucciones y datos fijos, y registros de E/S para controlar y acceder a los bloques lógicos y funciones configurables. El dispositivo está creado con tecnología SONOS .
El PSoC se parece a un ASIC : a los bloques se les puede asignar una amplia gama de funciones e interconectarlos en el chip. A diferencia de un ASIC, no se requiere un proceso de fabricación especial para crear la configuración personalizada, solo el código de inicio que se crea mediante el IDE PSoC Designer (para PSoC 1) o PSoC Creator (para PSoC 3/4/5) de Cypress .
El PSoC se parece a un FPGA en que al encenderlo debe configurarse, pero esta configuración se realiza cargando instrucciones desde la memoria Flash incorporada.
El PSoC se parece más a un microcontrolador combinado con un PLD y un análogo programable. El código se ejecuta para interactuar con las funciones periféricas especificadas por el usuario (llamadas "Componentes"), utilizando API generadas automáticamente y rutinas de interrupción. PSoC Designer o PSoC Creator generan el código de configuración de inicio. Ambos integran API que inicializan los componentes seleccionados por el usuario según las necesidades del usuario en una interfaz gráfica de usuario similar a Visual Studio .
Mediante bloques analógicos y digitales configurables, los diseñadores pueden crear y modificar aplicaciones integradas de señal mixta. Los bloques digitales son máquinas de estados que se configuran mediante los registros de bloques. Hay dos tipos de bloques digitales: bloques de construcción digitales (DBBxx) y bloques de comunicación digital (DCBxx). Solo los bloques de comunicación pueden contener módulos de usuario de E/S en serie, como SPI, UART, etc.
Cada bloque digital se considera un recurso de 8 bits que los diseñadores pueden configurar mediante funciones digitales predefinidas o módulos de usuario (UM) o, al combinar bloques, convertirlos en recursos de 16, 24 o 32 bits. La concatenación de UM es la forma de crear PWM y temporizadores de 16 bits.
Existen dos tipos de bloques analógicos. Los bloques de tiempo continuo (CT) están compuestos por un circuito de amplificador operacional y se designan como ACBxx, donde xx es 00–03. El otro tipo son los bloques de capacitores de conmutación (SC), que permiten flujos de señales analógicas complejas y se designan como ASCxy, donde x es la fila e y es la columna del bloque analógico. Los diseñadores pueden modificar y personalizar cada módulo para que se adapte a cualquier diseño.
El enrutamiento flexible de las matrices de señales mixtas PSoC permite a los diseñadores enrutar señales hacia y desde los pines de E/S con mayor libertad que con muchos microcontroladores de la competencia. Los buses globales permiten la multiplexación de señales y la realización de operaciones lógicas. Cypress sugiere que esto permite a los diseñadores configurar un diseño y realizar mejoras de manera más fácil y rápida y con menos rediseños de PCB que un enfoque de compuerta lógica digital o microcontroladores de la competencia con más pines de función fija.
Hay cinco familias diferentes de dispositivos, cada una basada en un núcleo de microcontrolador diferente:
A partir de 2014, Cypress comenzó a ofrecer dispositivos PSoC 4 BLE con Bluetooth Low Energy integrado (Bluetooth Smart). Esto se puede utilizar para crear productos conectados que aprovechen los bloques analógicos y digitales. [7] Los usuarios pueden agregar y configurar el módulo BLE directamente en el creador de PSoC. Cypress también proporciona una pila Bluetooth Low Energy completa con licencia de Mindtree con funcionalidad periférica y central. [8] La serie PSoC 6 incluye versiones con BLE que incluyen funciones Bluetooth 5 , como rango extendido o mayor velocidad.
Este es el IDE de software de primera generación para diseñar, depurar y programar los dispositivos PSoC 1. Introdujo características únicas, incluida una biblioteca de periféricos analógicos y digitales precaracterizados en un entorno de diseño de arrastrar y soltar que luego se podía personalizar según las necesidades de diseño específicas aprovechando las bibliotecas de código API generadas dinámicamente.
PSoC Creator es el IDE de software de segunda generación para diseñar, depurar y programar los dispositivos PSoC 3/4/5. El IDE de desarrollo se combina con un editor de diseño gráfico fácil de usar para formar un potente entorno de codiseño de hardware/software. PSoC Creator consta de dos bloques básicos. El programa permite al usuario seleccionar, configurar y conectar circuitos existentes en el chip y los componentes que son el equivalente de los periféricos en las MCU. Lo que hace que PSoC sea fascinante es la posibilidad de crear sus propios periféricos específicos de la aplicación en hardware. Cypress publica paquetes de componentes varias veces al año. Los usuarios de PSoC obtienen nuevos periféricos para su hardware existente sin tener que pagar ni comprar hardware nuevo. PSoC Creator también permite mucha libertad en la asignación de periféricos a los pines de E/S.
Herramientas de desarrollo ARM genéricas para PSoC 4 y PSoC 5.
La cantidad de documentación de todos los chips ARM es abrumadora, especialmente para los recién llegados. La documentación de los microcontroladores de décadas pasadas podría incluirse fácilmente en un solo documento, pero a medida que los chips han evolucionado, la documentación también ha crecido. La documentación total es especialmente difícil de comprender para todos los chips ARM, ya que consta de documentos del fabricante del circuito integrado ( Cypress Semiconductor ) y documentos del proveedor del núcleo de la CPU ( ARM Holdings ).
Un árbol de documentación de arriba hacia abajo típico es: sitio web del fabricante, diapositivas de marketing del fabricante, hoja de datos del fabricante para el chip físico exacto, manual de referencia detallado del fabricante que describe los periféricos comunes y los aspectos de una familia de chips físicos, guía de usuario genérica del núcleo ARM, manual de referencia técnica del núcleo ARM, manual de referencia de la arquitectura ARM que describe el conjunto de instrucciones.
Cypress Semiconductor cuenta con documentos adicionales, como manuales de usuario de placas de evaluación, notas de aplicación, guías de inicio, documentos de bibliotecas de software, erratas y más. Consulte la sección Enlaces externos para obtener enlaces a documentos oficiales de PSoC y ARM.
