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用PSoC 4簡化你的設計流程
2014/09/04
Lee
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最近我被要求設計一款雙通道訊號轉換器，從雙極輸入電壓到雙極輸出電流；我馬上假設這應該是一個純類比設計，但有些事情卻困擾了我。其中一個明確的需求是，每個通道要有一顆根據輸入訊號變化亮度的雙色LED，并以紅燈或是綠燈來分別指示訊號為正或是負。這會遇到兩個問題；第一， LED驅動會需要升壓，所以沒有接近零的死區(qū)；第二，我可以預見一個狀況是當訊號為負，LED (以及可能是輸出)卻呈現正值，反之亦然。這種狀況的機械當量稱作為后座力(backlash)。我認為并非要采用可變電壓來驅動LED，而是采用PWM驅動器如Linear的LTC6992，但我仍會產生一個偏移，也無法解決后座力的問題。
此外，我會需要兩顆PWM驅動器(每個通道一顆)，這也可能得增加額外的電路讓LED由紅變綠；于是一個合乎邏輯的作法是去找適合的低階微控制器(MCU)。
我先從Microchip的產品找起，但我發(fā)現適合的是存儲器容量較小的16C系列，意味著得使用匯編語言。我曾在其他的開發(fā)案使用過16C系列，卻遇到指令集不足(該系列MCU是RISC架構元件)以及存儲器區(qū)段(memory segmentation)問題；因為這樣的偏見，我又找了NXP的元件以及Freescale的ARM Cortex-M0芯片。
因為選擇太多，我開始猶豫不決。不過以前我曾在一個案子采用Freescale的CodeWarrior開發(fā)環(huán)境，卻發(fā)現我們得額外付費才能取得我們需要的支援服務，這又讓我產生偏見。
總之我現在可以告訴你，我已經成為Cypreess的 PSoC 的支持者。我曾采用PSoC 1做過許多個小規(guī)模設計案，以及用PSoC 5做過一個大型設計；我也聽過一些關于采用ARM Cortex-M0核心的PSoC 4的一些熱門討論，但看到 PSoC 4 的價格，實在是令我驚喜。
還好我的設計案在價格上有一些機動性，而且據了解，PSoC的配置靈活性通常能減少一些外部元件的運用；當然，我們已經有仿真器以及一些經驗，所以我決定進一步看看這款元件以及搭配的PSoC 4 Pioneer Kit開發(fā)工具(可兼容Arduino外殼)。該款開發(fā)工具采用多才多藝的PSoC 4200系列元件，這也成為我的設計案出發(fā)點。
Cypress提供了很棒的開發(fā)環(huán)境PSoC Creator，能讓你進行產品配置、編程以及除錯；PSoC的架構介于 MCU 與 FPGA 之間，除了處理器核心，該元件具備一些可配置的類比電路，以及一些可編程數位電路(不過與FPGA的又不太相同)。開發(fā)者也能隨著元件取得一系列所需功能IP進行配置；該開發(fā)環(huán)境如下圖所示。
PSoC Creator開發(fā)環(huán)境
如果你需要ADC，只要從開發(fā)環(huán)境右方的元件選擇區(qū)選擇該功能區(qū)塊并拖曳下來；如果你需要PWM，也是一樣的步驟。要運算放大器或是SPI控制器嗎？也沒問題！把它們連結在一起以取得一個架構圖，然后選擇哪些接腳與不同的功能關聯，完成了硬件編譯，就可以準備好撰寫應用程序。
每個你所配置的元素都有其代碼與標頭，在開發(fā)環(huán)境的“Workspace Explorer”區(qū)域可以找到；所有的API呼叫包含在標頭檔案中，能輕易地復制剪貼到你的程序碼中。在開發(fā)環(huán)境的右下角可以看到符號與“Open Datasheet”選項，每個零件都有自己的規(guī)格表，你能在進行配置前先取得，或是在配置完成后按鼠標右鍵來取得。
PSoC Creator還包含免費的Keil C編譯器，可提供的支援也是免費的；令我個人滿意的是，此系統(tǒng)并非以Eclipse為基礎。如果你真的想要冒險，你也可以采用一種Cypress稱為“datapaths”的技巧，打造小型硬件機器或其他功能。甚至還可以使用 Verilog語言。
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