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 señal mixta 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 de temporizador/contador/PWM y más. [3]
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 detección capacitiva para la rueda de desplazamiento sensible al tacto en la rueda de clic del iPod de Apple . [ cita necesaria ]
En 2014, Cypress amplió la familia PSoC 4 integrando una radio Bluetooth Low Energy junto con un SoC basado en PSoC 4 Cortex-M0 en un único chip monolítico.
En 2016, Cypress lanzó PSoC 4 S-Series, con CPU ARM Cortex-M0+ . [4]
Un circuito integrado PSoC se compone de un núcleo, bloques analógicos y digitales configurables y enrutamiento e interconexión programables. Los bloques configurables en un PSoC son la mayor diferencia con respecto a otros microcontroladores.
PSoC tiene tres espacios de memoria separados: 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 se crea utilizando tecnología SONOS .
PSoC se parece a un ASIC : a los bloques se les puede asignar una amplia gama de funciones y se pueden interconectar en el chip. A diferencia de un ASIC, no se requiere ningún proceso de fabricación especial para crear la configuración personalizada, solo el código de inicio creado por el IDE PSoC Designer (para PSoC 1) o PSoC Creator (para PSoC 3/4/5) de Cypress .
PSoC se parece a una FPGA en el sentido de que debe configurarse al encenderse, pero esta configuración se produce cargando instrucciones desde la memoria Flash incorporada.
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 GUI similar a Visual-Studio .
Utilizando bloques analógicos y digitales configurables, los diseñadores pueden crear y cambiar aplicaciones integradas de señales mixtas. 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). Sólo los bloques de comunicación pueden contener módulos de usuario de E/S serie, como SPI, UART, etc.
Cada bloque digital se considera un recurso de 8 bits que los diseñadores pueden configurar utilizando funciones digitales o módulos de usuario (UM) prediseñados o, combinando bloques, convertirlos en recursos de 16, 24 o 32 bits. La concatenación de mensajería unificada es la forma en que se crean los temporizadores y los PWM de 16 bits.
Hay 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 tapa de interruptor (SC), que permiten flujos de señales analógicas complejos y están designados por ASCxy donde x es la fila e y es la columna del bloque analógico. Los diseñadores pueden modificar y personalizar cada módulo según cualquier diseño.
El enrutamiento flexible de las matrices de señales mixtas de PSoC permite a los diseñadores enrutar señales hacia y desde pines de E/S con mayor libertad que con muchos microcontroladores de la competencia. Los buses globales permiten multiplexar señales y realizar 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 puerta 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 (Bluetooth Smart) integrado. Esto se puede utilizar para crear productos conectados aprovechando 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 completa de Bluetooth de bajo consumo con licencia de Mindtree con funcionalidad tanto periférica como central. [8] La serie PSoC 6 incluye versiones con BLE que incluyen funciones de Bluetooth 5 que incluyen alcance 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 podría personalizarse según 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 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 componentes básicos. El programa permite al usuario seleccionar, configurar y conectar circuitos existentes en el chip y los componentes que son equivalentes a los periféricos de las MCU. Lo que hace que PSoC sea intrigante es la posibilidad de crear sus propios periféricos específicos para aplicaciones 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 tener que comprar hardware nuevo. PSoC Creator también permite mucha libertad en la asignación de periféricos a pines de E/S.
Herramientas genéricas de desarrollo ARM para PSoC 4 y PSoC 5.
La cantidad de documentación para todos los chips ARM es abrumadora, especialmente para los recién llegados. La documentación para microcontroladores de décadas pasadas fácilmente se incluiría en un solo documento, pero a medida que los chips evolucionaron, la documentación también creció. 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 central 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 genérica del usuario de ARM core, referencia técnica de ARM core manual, manual de referencia de arquitectura ARM que describe el conjunto de instrucciones.
Cypress Semiconductor tiene documentos adicionales, como: manuales de usuario de la placa de evaluación, notas de aplicación, guías de introducción, documentos de la biblioteca de software, erratas y más. Consulte la sección Enlaces externos para obtener enlaces a documentos oficiales de PSoC y ARM.
