Jste zde

PSoC3 a PSoC5 na obzoru

Ondřej Karas, 10. Srpen 2009 - 0:00

Před několika měsíci jsme na tomto serveru informovali o očekávaném vypuštění dvou zcela nových větví rodiny PSoC a to PSoC3 a PSoC5. Z informací uvedených na webu společnosti Cypress je patrné, že tyto obvody již dospěly do fáze, kdy mohou být prodávány prostřednictví vývojových kitů.

Co nového...

Jak již bylo uvedeno PSoC3 a PSoC5 jsou zcela novými větvemi rodiny PSoC. Jedná se o obvody s jádry 8051 a ARM Cortex. Každý z obvodů disponuje, tak jak již bylo obvyklé u předchozích verzí analogovými a digitálními bloky a dalšími periferiemi jako jsou lokální oscilátory, watchdog a další. S novými typy Cypress také přináší zcela nové vývojové prostředí pro každý z nich. Návrh může být, tak jak bylo obvyklé, prováděn zcela softwarovou cestou, ale také tentokrát i nefalšovaným schématickým editorem, tak jak jsou na to zvyklí uživatelé FPGA a CPLD. Následující obrázek přináší zjednodušený pohled na strukturu obvodu PSoC3.

Obrázek 1: Zjednodušený pohled na strukturu obvodu PSoC3

Jak je z obrázku patrné, doznala architektura PSoC s novou řadou výrazných změn a to nejen co se týče bohatšího vybavení periferiemi, ale také množstvím a připojením interních sběrnic. S novými řadami je tak možné propojit jakýkoliv interní blok s téměř jakýmkoliv vstupně/výstupním pinem což v minulosti platilo pouze v omezené míře. PSoC5 se od uvedeného blokového schématu mnoho neliší. Jediným patrným rozdílem je jádro CPU, kterým je v případě PSoC5 ARM Cortex-M3. S tím souvisí samozřejmě větší šířka sběrnic (32 bit).

Základní změny:

CPU typu 8051 (8bit), max 67MHz, jednocyklové instrukce. V tomto ohledu může CPU běžet téměř 10x rychleji než standardní CPU řady 8051. Instrukční sada je 100% kompatibilní s původními 8051
CPU typu ARM Cortex-M3. 32bit jádro běžící až na 80 MHz, instrukční sada je stejná jako u Thumb-2, což je na ARM Cortex-M3 standardem.
Řadič přerušení nyní disponuje také propojením na systém DMA, což značně zjednodušuje a zrychluje práci s periferiemi.
Stejně jako u předchozích jsou dostupné paměti RAM a FLASH, přidána byla bytově zapisovatelná EEPROM. U nových řad byly rovněž rozšířeny maximální velikosti pamětí.
Velkou změnou oproti předchozím verzím PSoC je množnost připojení jakéhokoliv vstupně/výstupního pinu s analogovými bloky. V předchozích typech tomu tak bylo jen u vybrané skupiny vstupně/výstupních pinů. Rovněž přibyla možnost volit napájecí napětí jednotlivých skupin pinů. Tím ve velké řadě návrhů odpadnou tzv. level translatory. Rovněž přibyly piny, které mohou být napájeny i v případě že není přítomno napájecí napětí pro samotné zařízení a speciální piny pro připojení USB.
I oblast oscilátorů dosáhla mnoha změn. Opět jsou tu dva typy oscilátorů IMO s rozsahem 3MHz (1%) po 48MHz a ILO 1kHz – 100kHz. Je zde i fázový závěs pro CPU hodiny s rozsahem až 67MHz, respektive 80MHz.
Digitální subsystém byl rozdělen do tzv. Universal Digital Blocks (UDBs). Ty se skládají z PAL, PLD a malého stavového automatu ulehčujícího konfiguraci. Mimoto zde existují speciální digitální bloky konfigurovatelné pro specifické periferie, jako jsou bloky čítačů/časovačů/PWM, SPI, USB a CAN. Vždy záleží na konkrétním vybraném typu PSoC.
Změn doznaly také analogové části obvodu. Mimo standardní periferie známé z předchozí řady (analogový multiplex, komparátor, operační zesilovače a další) přibyly například transimpedanční zesilovače a směšovače.
Velkou změnu doznala oblast ladění. Zde již není nutné zakupovat relativné drahý ICE Cube, programování a následné ladění je možné provádět přímo na čipu, prostřednictvím rozhranní JTAG.

Obrázek 2: Srovnání výkonu jednotlivých větví rodiny PSoC

Dostupné typy

Co se týče větve PSoC3, představil Cypress na svém webu zatím tři typy procesorů: CY8C34xxx, CY8C36xxx, CY8C38xxx, z rodiny PSoC5 to je typ jediný a to CY8C55xxx. CY8C34xxx a CY8C36xxx patří mezi typy pyšnící se nízkou spotřebou, typ CY8C38xxx je pak určen pro velmi náročné aplikace z hlediska výkonů periferií, spotřeba u tohoto obvodu již nehraje prim. Vyšších výkonů pak již dosahuje pouze zmíněný CY8C55xxx.

Výběr vlastností obvodu CY8C34XXX

CPU:

DC – 67MHz.
Až 64k FLASH, 100k cyklů zápisu a čtení, stabilita dat až 20 let.
Až 8k SRAM
Až 2k EEPROM
24 kanálové DMA, podpora 32bitového přenosu dat.

Napájení

Široký rozsah napájecího napětí: 1,71V – 5,5V.
Účinný zvyšující měnič: vstupní napětí 0,5V, výstupní napětí 1,8V – 5,0V.
Spotřeba 330uA na 1MHz, 1,8mA na 6MHz, 6,7mA na 48MHz.
5 režimů sleep módu se spotřebou až 200nA.

Víceúčelové vstupně výstupní porty

27 – 72 IO.
Každý z pinů může být propojen s analogovým nebo digitálním systémem.
1.2 – 5,5V domény (celkem 4).
Maskovatelné přerušení od jakéhokoliv pinu.
Přímé řízení LCD (až 46x16 segmentů).
Konfigurovatelný stav po zapnutí napájení a resetu.
Až 25mA na každý pin.

Digitální systém

16 – 24 konfigurovatelných USB (PLD + PAL).
Plná podpora CAN2.0b.
Podpora Full Speed USB 2.0 při užití interního oscilátoru.
Knihovna standardních periferií (č/č/PWM, SPI, UART, I2C a další).
Knihovna rozšířených periferií typu CRC, pseudonáhodný generátor, LIN Bus 2.0, kvadraturní dekodér.

Analogový systém

Referenční napětí 1.024V s přesností 0.1%.
Delta-Sigma AD převodník s rozlišením 12 – 20bitů, vzorkovací frekvence až 192 ksps.
24 bitový blok s pevnou řádovou čárkou pro realizaci IIR a FIR.
4 komparátory s odezvou 30ns.
Další…

Hodinový subsystém