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PSOC在低频信号发生器中的应用

韩喜春;高旭东;张春艳

【摘要】介绍一种基于Cypress公司PSOC的低频信号发生器的系统设计和实现

方法.PSOC是一种微处理器加CPLD的模拟数字混合片上系统,它在集成开发环境

Creator下提供的大量固件元件为在单芯片内实现信号发生器提供可行性.PSOC强

大的图形化编程语言将信号发生器的固件元件原理图编译成内核和元件对应的C

语言程序,主程序和中断程序按设计的功能要求调用元件函数即可完成软件设计,简

化信号发生器的设计难度.用PSOC设计的低频信号发生器,采用图形化编程,利用

DMA技术,单芯片可以实现全部功能.PSOC为模拟与数字混合系统的设计提供一

种全新的设计思想,是一种有发展前途的设计方案.

【期刊名称】《黑龙江工程学院学报（自然科学版）》

【年(卷),期】2012(026)001

【总页数】4页(P56-59)

【关键词】信号发生器;PSOC;DMA;脉冲宽度调制;数模转换器;定时器

【作者】韩喜春;高旭东;张春艳

【作者单位】黑龙江工程学院电子工程系,黑龙江哈尔滨150050;黑龙江工程学院

电子工程系,黑龙江哈尔滨150050;黑龙江工程学院电子工程系,黑龙江哈尔滨

150050

【正文语种】中文

【中图分类】TN911.7

信号发生器又称信号源或函数发生器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。

各种波形曲线均可以用函数方程式来表示，产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩

形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实

验和设备检测中具有十分广泛的用途。实现信号发生器的方案很多，可以用模拟电

路、数字电路或数字和模拟混合电路，也能以FPGA、MCU或DSP为核心实现。

Cypress公司的PSOC混合信号阵列是可编程的片上系统（SOC），其集成了微

控制器以及嵌入式系统中通常围绕微控制器周围的模拟及数字组件。采用一个微控

制器、一个PSOC器件最多可集成100多种外设功能，从而帮助客户节约设计时

间和板上面积，降低功耗。方便易用的开发工具Creator使设计人员能够准确选

择所需的外设功能，包括放大器、ADC、DAC、滤波器及比较器等模拟功能以及

定时器、计数器、PWM、SPI和UART等数字功能。本文采用以PSOC芯片的

DMA（直接存储器存取）为核心元件的函数信号发生器的设计方法。

1虚拟信号发生器的系统结构

基于PSOC的虚拟信号发生器的系统结构如图1所示。本信号发生器所产生的正

弦波、三角波、锯齿波、PWM波和自定义波形的软件和硬件均由PSOC内部实

现。上位机通过USB串行接口将控制波形数据传输到PSOC，PSOC根据控制参

数设置内部元件产生预订频率的波形，控制参数并且送到LCD输出。由PSOC产

生的波形再送到低通滤波器和衰减电路变换后输出。

图1信号发生器的系统结构

2信号发生器的固件元件原理图设计

开发PSOC主要有两个阶段：原理图设计阶段和程序设计阶段。PSOC在Creator

的IDE（集成开发环境）设计出的固件元件原理如图2所示。PSOC信号发生器的

原理图设计大体可分为以下几步：打开PSOCCreator软件，新建一个工程项目，

在弹出的“NewProject”窗口中选择“EmptyPSoC3Design”，要是用

PSOC5，选择“EmptyPSoC5Design”，为新工程取一个名字，在默认情况下，

PSoCCreator会打开一个名为“TopDesign.cysch”的文件，在这里将完成原理

图的设计。原理图的设计与在Protel中画原理图类似，在IDE的右边，会有一个

元件目录可以直接使用其中的元件，当然也可以自己创建元件；原理图的设计就基

本上完成了，但是要在FPGA中一样对引脚进行锁定，可以把引脚锁定到任何你

想要的GPIO（通用外围输入输出）上，这也是PSOC的一个优势，引脚相当灵活，

任何一个GPIO都能用作数字或模拟引脚。

图2信号发生器的固