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第1章 PSoC设计导论 何宾 2011.12 本章内容 Cypress公司的可编程片上系统(Programmable System- on-Chip, PSoC)将微控制器、可编程逻辑阵列、模拟可编程 阵列等资源集成在单芯片上，为电子系统的设计带来了前 所未有的机遇。 本章主要介绍了微控制器基础、可编程片上系统PSoC 概述、PSoC3设计流程、PSoC3的结构及功能和PSoC3器件 概述。本章的内容是对PSoC所涉及知识的整体概述，通过 本章内容的学习，帮助读者从“系统”角度把握PSoC技术的 本质，方便对后续内容的学习和理解。 微控制器基础 微控制器是指带有外设的微处理器系统，比如台式 电脑的CPU，它是一个微处理器系统。微控制器将响应 来自I/O引脚、定时器、通信等的输入，同时通过对信息 进行操作控制来产生合适的输出信号。 I/O引脚使的微控制器能读取来自其它设备的按钮和 状态信息，同时I/O引脚也能够输出信号用来打开灯、运 行电机和驱动显示设备。 定时器、通讯模块和数/模转换模块能使微控制器执 行特殊的任务，比如与PC机进行通讯，读取温度信息等 。 微控制器基础 从微观上说，微控制器是一个集成了成千上万电子 开关的设备。正如编程的人目的是为了将复杂的操作简 化为逻辑和算术运算来完成任务那样，微控制器的设计 人员必须决定使用什么电子设备来完成这些任务，比如 ，晶体管，FET和二极管等。 大多数的微控制器工作在二进制系统下，比如’1’或 ’0’，逻辑高或逻辑低，开或关。 微控制器基础 Cypress的微控制器系统称为可编程片上系统 (Programmable System-on-Chip, PSoC)，那是因为在单芯片 上包含了CPU内核、足够的模拟子系统和数字子系统资源 。因此，在实现一个系统时，几乎不需要外部的电路。 微控制器的涵义 如图1.1所示，微处理器系统的CPU通常需要和其它 部件相连接，这样才能使其发挥作用。微处理器系统通 常会使用到的功能部件包括： 微控制器的涵义--CPU 中央处理单元（Central Processing Unit, CPU）是系 统的“大脑”，它知道如何和各种不同空间的存储器交换 （读或写）信息。同时，也执行一些逻辑指令，最基本 和最通用的有：加、减、逻辑“或”、逻辑“与”、逻辑“异 或”、移位、移动和复制。一些处理器可能执行更加复杂 的操作，但这些操作都是由最基本的操作组合得到的。 微控制器的涵义--CPU CPU由一些子系统构成，在这些子系统中最重要的 是程序计数器（Program Counter, PC），指令译码器和算 术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，ALU）部分。 PC指向Flash存储器指定的地址，然后返回指令和数 据。PC用来确定送到指令译码器内的Flash中的字段。指 令译码器包含译码逻辑，这些逻辑将对从Flash返回的数 进行“翻译”，用来确定程序将执行的指令，这些指令将“ 告诉”CPU下一步所做的逻辑操作行为。 微控制器的涵义--CPU CPU不但能实现运算操作，也能修改程序运行的地 址。如果在执行指令的过程中，并不是顺序的执行指 令，比如遇到调转指令，那么PC将加载新的所要运行 指令的地址，并且从指向Flash新的地址位置的地方执 行程序。如果指令需要CPU执行一些运算，那么相关的 数将送到ALU单元中。 此外，CPU也能根据所接收到的指令对外设进行控 制。 微控制器的涵义--Cache 从位置和访问速度方面来说，高速缓存Cache最靠近 CPU。有时，将Cache直接集成在同一芯片内。但并不是 必须放在同一个硅片上，只是封装在同一个芯片内。 微控制器的涵义--RAM 从CPU访问速度来说，访问随机访问存储器（ Random Access Memory, RAM）比访问高速缓存要慢。 需要说明的是，这个词语已经失去了它的原本含义 ，这是由于现在大部分的存储器都能够以任何顺序进行 访问。 微控制器的涵义--硬件驱动 从速度来说，是系统中最慢和最大的存储部分。它 用来保存程序，并且是由非易失性的存储介质构成。 微控制器编程语言 世界上不管是什么厂商的CPU，也不管它们采用什 么样的结构，它们都有下面的共同特点： 都是靠程序计数器（Program