Cypress借Express 2.1契机再推PSoC应用

由于能够在一块现场可编程芯片上提供产品所需的系统级集成,从而兼顾ASIC的高集成度与FPGA的灵活性优势,所以可编程SoC自面市以来受到了行业极大的追捧,各大半导体厂商纷纷推出自己的可编程产品。借最新推出PSoC Express 2.1工具之际,Cypress半导体公司在美国拉开其PSoC全球系列研讨会的序幕。不久前,该研讨会移师中国深圳,主要就PSoC混合信号阵列架构以及PSoC Express对工程师进行了现场免费技术培训。

高度集成的混合信号阵列

“PSoC的推出极大减缓了MCU开发人员在设计过程中花费在周边元器件上的选型以及兼容性测试时间。”Cypress亚太区业务拓展部高级总监杨飞表示。

PSoC最独特的功能之一是电容感测。由于先后被iPod nano和LG-Chocolate(巧克力手机)所选用,所以CapSense很自然成为本次深圳研讨会的焦点,而在研讨会现场的产品展示区内,Cypress也重点展示了数款客户采用CapSense设计的产品。

目前CapSense对传感器面板电容的感应主要通过两种方式来实现,一种是以PCB为基础,利用PCB线迹作为传感器；另一种则采用氧化铟锡(ITO)技术,通过在玻璃或塑料薄膜表面添加ITO涂层来实现电容感应。“采用ITO的CapSense技术是我们研发的重点,目前我们可以将常用面板(例如标准3M面板)转化为单层电容性玻璃,实现与PSoC的直接连接。”杨飞介绍。

在这里,杨飞特别强调了电容性触摸屏优于电阻式触摸屏的所在:电阻方案接触时需要用触笔在电阻和导体层之间施加压力,因此易于磨损。而且由于电阻方案通常需要4层材料,所以透光率相对较低(低于75%)；电容方案可以直接使用导电物体(例如手指),由于使用2层或更少层的材料,所以透光性更好,通常情况下大于90%。

杨飞指出:“传统的电阻方案在观看视频时,由于曝光度不够,因此整个画面的色彩往往会出现失真,整体颜色偏暗。随着视频产品的增多,电容式方案将变得越来越流行。”

CapSense目前在手机等便携式产品中的使用非常广泛,例如在手机中,设计人员可以利用CapSense滚轮替代目前的“joystick”或者导航轮。由于没有机械部件,其设计更为简单,设计人员可以根据应用进行配置,而且其不受通讯协议限制,可以与任意主机软件接口。

“我们目前还开发出了CapSense Keymats(键盘)应用。”Cypress高级应用工程师徐明灿介绍,“通过在键盘下放置大面积XY触摸板,我们可以同时实现全键盘光标控制和手势识别。”

Cypress最新推出了CapSense CY8C20系列,采用了新的超薄封装,据称可以将原有器件的抗噪声性能提升45倍、更新频率提高30%、分辨率提高300%,而功耗则可以降低60%。“CapSense的应用领域包括手机、便携式媒体播放器、白家电、计算机、打印机和汽车等,我们根据众多的市场反馈优化了CapSense设计,改进了代码开发方法。”杨飞指出,“未来,Cypress所有的PSoC都将支持CapSense。”

除了CapSense的触控应用外,PSoC还非常适用于目前流行的E-Bike无刷电机控制器。几位参加研讨会的工程师也表示,已经利用CY8C24系列成功实现了量产。究其原因,徐明灿解释:“在E-Bike应用中,PSoC将除功率部分的外围器件全部集中在一个芯片上,所有控制功能基本由芯片内部完成,从而大大降低了硬件成本,减少了故障点。”

用户的模拟模块阵列和数字模块阵列的可配置性是PSoC的最大特点,它不同于FPGA或CPLD嵌入式片上系统。“FPGA与CPLD是对逻辑门阵列进行现场编辑,而PSoC的微处理器则能对数字模块和模拟模块分别进行动态配置,从而实现混合信号阵列的系统级集成。”一位参加活动的工程师表示。

这样的芯片架构为PSoC直接带来一个普通单片机无法实现的好处,那就是增强芯片保密性。对此,杨飞解释:“目前中国国内常用单片机的内部模块很多是通用的,无法进行定义,所以很容易被COPY。但是用PSoC进行设计,由于芯片内部的模拟和数字模块组合变化不同,I/O管脚也可以随客户的应用需求进行定义,所以只凭芯片说明书很难对芯片进行盗版。”

配套设计工具

根据现场工程师的反映,PSoC的特点是系统稳定、可扩展能力强、极具性价比,但相对开发难度较高,而这也正是PSoC Express要解决的一个难题。

F1: E-Bike PSoC中的内部资源

“PSoC目前的开发工具包括PSoC Designer、PSoC Programmer以及PSoC Express。我们这次研讨会的主要目的,就是让工程师更加熟悉PSoC Express 2.1的使用。”Cypress产品营销主管Jon Pearson说,“PSoC Express 2.1关注的不是底层(机器级)设计,而是系统级设计。即便没有汇编或C语言经验的工程师,也可以使用Express 2.1轻松进行嵌入式开发设计,因为这里无需编写任何代码。”

PSoC Express 2.1是针对PSoC混合信号阵列的嵌入式设计工具,允许使用者创建内部PSoC工程,使用内设仿真器通过上位机进行检验,不用考虑微处理器繁琐的内部数据就可以生成概要图,资料清单,工程数据表等。

Pearson介绍,PSoC Express开发工具的设计过程包括四个步骤:选择输入、输出和接口； 定义输出行为；仿真；设计目标器件。但是事实上,Pearson表示:“Express 2.1工具中的大部分是高度图形化的,使用者只需拖动相关模块到需要位置,并对模块进行设置即可,系统会自动完成相关的编码工作。”

Express 2.1支持第三方开发功能,允许设计人员编写针对特定功能的模块。“PSoC Express 2.1中包含一些用户模块,用户可以进行自定义,通过图像方式进行链接。而实际的功能则可以动态进行改变。”杨飞补充道。

作者: 唐晓琪