基于嵌入式PsoC的MCU选色控制器设计.docVIP

基于嵌入式PsoC的MCU选色控制器设计 摘要：阐述Cypress公司的可配置片上系统（PSoC）的功能及其实现结构；结合选色控制器开发实例，详细阐述使用PsoC开发的方法和流程。其设计方法也可用于其它控制系统或工业自动化等各种应用。引言最近几年，随着电子技术及半导体工艺的迅猛发展，片上系统（SoC），特别是可配置片上系统PsoC（Programmable System on Chip），已逐渐成为微控制器的主流产品。因此，要求设计工程师必须迅速地掌握SoC的开发特点和要求，尽快融入SoC的开发大潮中去。但是，SoC系统设计带来了与传统系统设计全然不同的挑战，其中包括从处理器和存储器的选择到产品环境的考虑。如果设计工程师能够深入理解SoC的开发特点，并且考虑部件之间如何交互，以及各种因素带来的影响等问题，就可以直接提高产品设计的成功率和开发效率，降低系统开发的复杂性和费用，同时增强系统的可靠性和抗干扰能力。文章根据本人的开发经历，结合选色控制器的开发过程，为设计工程师提供指导，从所有层面上帮助他们为今后的设计项目做更好的准备。人们在各种各样的微控制器和嵌入式控制系统设计过程中发现，并非不同的设计就必须用到完全不同的外围器件；相反，这其吸大量共的部分，因此，启发了芯片设计工程师建立此种可配置微控制器。在芯片内建立一些通用的数字和模拟块（digital and analog block），把它们配置成微控制器的各种功能模块（Module）。这样，在ASIC设计过程中，应用工程师就可以根据自己的不同设计要求调用不同的功能模块，完成芯片内部的功能配置，实现使用一块芯片就可以配置成具多种不同外围器件的微控制器。目前，市场上有Cypress MicroSystems，InC和Cygnal Integrated Products，Inc生产可配置的SOC微控制器。本控制系统选用Cypress MicroSystems,Inc生产的M8C内核PsoC微控制器作为控制核心。 下面我们首先熟悉开发的任务要求。选色控制器是一个由信息采集、键盘、显示及输出驱动等部分组成的控制系统，主要用来取代进口和国产剑杆织机上的纸带输入式光电纬纱选色器。为了便于用户根据不同的实际需要对工作方式及其它参数进行修改，要求所有的参数及组态均可通过面板睥几个操作键进行输入、检查、修改；并可在突然并机的情况下，重新开机后，自动恢复断点参数信息。根据用户提出的技术指标，我们还必须把它进步量化，并且进一步完成功能设计方案。1 硬件方案设计1.1 选择微处理器在设计任务确定后，应对控制系统所需要的硬件做出初步估计和选择。微处理器是整个控制系统的核心，它的选择将对整个控制系统产生决定性的影响。一般应从以下几个方面考虑微处理器是否符合控制系统的要求：字长、指令的种类和数量、内部寄存器的种类数量、微处理器的速度、中断处理能力以及微处理器的外围电路配套等。对于外围器件的来源、软件的运行等也是设计人员必须考虑的因素，因为其涉及到整个系统实时控制能力以及硬件和应用程序的分开。Cypress MicroSystems，Inc生产的PsoC是新一代功能强大的8位可配置微控制器。PsoC微控制顺片内有8根独立的输入和输出总线，分别与数字和模block相连。其内部可用的block资源包含：4个基本类型和4个通信类型的数字block，各有3个CT、SCA和SCB类型模拟block。使用这些资源可以配置成不贩功能模块，用以实现微控制器标准外围器件的功能。使用基本类型数字block可配置：*计数器（counter）；*定时器（timer）；*脉宽调制（PWM）；*循环冗余码校验（CRC）串行接收（serial receiver）。使用通信类型数字block可配置：*基本数字block；*串行发送（serial transmitter）;*串行接收（serial receiver）;*SPI主端（SPI Master）;*SPI从端（SPI Slave）。使用模拟block可配置：*多极滤波器（multi-pole filters）;*放大器（gain stages）;*数模转换（DACs）;*模数转换（ADCs）。在模块功能设计方面，Cypress公司把各种常用处理器的外围器件作为设计Module的标准，把芯片内数字和模拟block资源组配成标准的功能模块（module），并把这些功能模块存储在器件库中。用户通过使用其提供的集成开发平台（IDE），调用这些功能模块、设定模块时钟输入，配置全局变量和局部变量，设定用户功能参数，完成功能模块的配置。另外，这些功能模块还可以相互连接，以完成更加复杂的功能。因此，通过合理的配置数字和模拟block就可以在片内实现大部分外围器件的工作。并且，由于