全套课件 可编程片上系统PSOC设计指南
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• 由于持续的要求嵌入式系统具有更多的功能、更好的 性能和灵活性，因此传统上的嵌入式系统的设计方法已经 不适应这种要求（严重挑战）。
具有典型代表的是传统的单片机，当选择一种单片机 用于满足某种功能需求时，对于另一种要求却“无能为 力”。所以，只能是“专用”，即一种单片机解决一个需
求。 但是，这样需要消耗大量的人力和物力来重新研制满
微控制器基础 --数据和指令的处理
指令作为被编码的值保存在存储器中。编程人员不需 要知道描述这些指令的值。汇编器接受助记符，这些助记 符是用来表示指令的缩写。这些指令有一个或多个操作 数。操作码描述加、移位或程序的执行顺序等。
通常情况下，第一个操作数为目的操作数，而其它操
作数被认为是源操作数。如果指令用来改变程序执行的位 置，那么操作数必须包含所要执行程序的新的地址。
执行一些逻辑指令，最基本和最通用的有： 加、减、逻辑OR、逻辑AND、逻辑XOR、移位 Shift、移动Move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得到 的。
微控制器基础 --微控制器的涵义
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。
足不同要求的产品，并且延长了产品的上市时间。
可编程片上系统PSoC概念 --PSoC的发展
• 随着半导体工艺的不断发展，越来越多的半导体 厂商在一个单芯片上提供了大量不同的IP软核和硬核资 源。
这些软核和硬核可以在任何时间进行升级，典型的 有Cypress公司的PSoC3/5可编程片上系统芯片，该芯片 提供了MCU、大量的数字和模拟可编程阵列等。
第1章 PSoC设计导论
Chapter 1 Design Introduction of PSoC
第1章 PSoC设计导论 --前言
Cypress公司的可编程片上系统(Programmable System-on-a-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。
CPU不但能进行运算，也能修改程序运行的地址。 如果指令将被改变执行的位置，那么PC将加载新的地 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。
CPU也能根据所接收到的指令对外设进行控制。
微控制器基础 --微控制器的涵义
• Cache：从位置和速度上说，高速缓存Cache最靠近 CPU。Cache有时直接集成在同一芯片内。但并不是必须 放在同一个硅片上，只是放在同一个封装内。 • RAM：从速度来说，RAM其次，RAM是随机访问存储 器的缩写。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。 • Hard Drive：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，并且是非易失性的。
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。
第1章 PSoC设计导论 --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和0，高和低， 开和关。
PC指向Flash存储器的指定地址，然后返回指令和数 据。
专用逻辑将使用PC来确定Flash中的哪个字段将被送 到指令译码器中。
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下一步将做什么。
微控制器基础 --微控制器的涵义
本部分主要介绍以下内容：
微控制器基础 PSoC基本概念； PSOC3和PSOC5器件概述。
第1章 PSoC设计导论 --前言
在微控制器基础部分，介绍微控制器基本概念和 功能、数据和指令的处理；
在可编程片上系统PSoC概述部分介绍PSoC的发 展、PSoC技术特点、设计重用技术。
在PSOC3/5概述部分介绍了PSoC3/ 5的功能和特
• Cypress的微控制器系统称为PSoC，那是因为它包含 了足够的资源，几乎不需要外部的电路。
典型的“积木式”结构
微控制器基础 --微控制器的涵义
• CPU：是系统的大脑，中央处理单元（Central Processing Unit, CPU）知道如何和各种不同空间的存 储器交换（读或写）信息。
微控制器基础 --数据和指令的处理
• 在PSoC1/3/5中，有不同的指令集，所有的程序最后 都要分解成这些预定义的指令集中的指令。如果对PSoC使 用C语言进行编程，C语言编译器将C语言分解成这些预定 义的指令。这些指令包含基本的逻辑和算术操作。这些指 令中还有一些更复杂的指令，比如加、减、乘和比较操 作。CPU内包含逻辑模块用来完成这些复杂的指令，而不 需要将这些复杂的指令分解为简单的指令。
点；PSoC3/5的引脚分布；PSoC3/5器件分类和资源。
从“系统”角度把握SOC技术的本质
பைடு நூலகம்
第1章 PSoC设计导论 --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。
C语言描述 F=C+D
机器指令 E508 2509 F50A
汇编助记符 MOV A, 0x08 ADD A, 0x09 MOV 0x0A, A
功能 将数据空间地址为0x08的内容送给A 将数据空间地址为0x09的内容和A相加后送给A 将A的内容送到地址为0x0A的数据空间
可编程片上系统PSoC概念 --PSoC的发展
具有典型代表的是传统的单片机，当选择一种单片机 用于满足某种功能需求时，对于另一种要求却“无能为 力”。所以，只能是“专用”，即一种单片机解决一个需
求。 但是，这样需要消耗大量的人力和物力来重新研制满
微控制器基础 --数据和指令的处理
指令作为被编码的值保存在存储器中。编程人员不需 要知道描述这些指令的值。汇编器接受助记符，这些助记 符是用来表示指令的缩写。这些指令有一个或多个操作 数。操作码描述加、移位或程序的执行顺序等。
通常情况下，第一个操作数为目的操作数，而其它操
作数被认为是源操作数。如果指令用来改变程序执行的位 置，那么操作数必须包含所要执行程序的新的地址。
执行一些逻辑指令，最基本和最通用的有： 加、减、逻辑OR、逻辑AND、逻辑XOR、移位 Shift、移动Move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得到 的。
微控制器基础 --微控制器的涵义
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。
足不同要求的产品，并且延长了产品的上市时间。
可编程片上系统PSoC概念 --PSoC的发展
• 随着半导体工艺的不断发展，越来越多的半导体 厂商在一个单芯片上提供了大量不同的IP软核和硬核资 源。
这些软核和硬核可以在任何时间进行升级，典型的 有Cypress公司的PSoC3/5可编程片上系统芯片，该芯片 提供了MCU、大量的数字和模拟可编程阵列等。
第1章 PSoC设计导论
Chapter 1 Design Introduction of PSoC
第1章 PSoC设计导论 --前言
Cypress公司的可编程片上系统(Programmable System-on-a-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。
CPU不但能进行运算，也能修改程序运行的地址。 如果指令将被改变执行的位置，那么PC将加载新的地 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。
CPU也能根据所接收到的指令对外设进行控制。
微控制器基础 --微控制器的涵义
• Cache：从位置和速度上说，高速缓存Cache最靠近 CPU。Cache有时直接集成在同一芯片内。但并不是必须 放在同一个硅片上，只是放在同一个封装内。 • RAM：从速度来说，RAM其次，RAM是随机访问存储 器的缩写。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。 • Hard Drive：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，并且是非易失性的。
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。
第1章 PSoC设计导论 --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和0，高和低， 开和关。
PC指向Flash存储器的指定地址，然后返回指令和数 据。
专用逻辑将使用PC来确定Flash中的哪个字段将被送 到指令译码器中。
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下一步将做什么。
微控制器基础 --微控制器的涵义
本部分主要介绍以下内容：
微控制器基础 PSoC基本概念； PSOC3和PSOC5器件概述。
第1章 PSoC设计导论 --前言
在微控制器基础部分，介绍微控制器基本概念和 功能、数据和指令的处理；
在可编程片上系统PSoC概述部分介绍PSoC的发 展、PSoC技术特点、设计重用技术。
在PSOC3/5概述部分介绍了PSoC3/ 5的功能和特
• Cypress的微控制器系统称为PSoC，那是因为它包含 了足够的资源，几乎不需要外部的电路。
典型的“积木式”结构
微控制器基础 --微控制器的涵义
• CPU：是系统的大脑，中央处理单元（Central Processing Unit, CPU）知道如何和各种不同空间的存 储器交换（读或写）信息。
微控制器基础 --数据和指令的处理
• 在PSoC1/3/5中，有不同的指令集，所有的程序最后 都要分解成这些预定义的指令集中的指令。如果对PSoC使 用C语言进行编程，C语言编译器将C语言分解成这些预定 义的指令。这些指令包含基本的逻辑和算术操作。这些指 令中还有一些更复杂的指令，比如加、减、乘和比较操 作。CPU内包含逻辑模块用来完成这些复杂的指令，而不 需要将这些复杂的指令分解为简单的指令。
点；PSoC3/5的引脚分布；PSoC3/5器件分类和资源。
从“系统”角度把握SOC技术的本质
பைடு நூலகம்
第1章 PSoC设计导论 --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。
C语言描述 F=C+D
机器指令 E508 2509 F50A
汇编助记符 MOV A, 0x08 ADD A, 0x09 MOV 0x0A, A
功能 将数据空间地址为0x08的内容送给A 将数据空间地址为0x09的内容和A相加后送给A 将A的内容送到地址为0x0A的数据空间
可编程片上系统PSoC概念 --PSoC的发展