可编程片上系统PSoC3／5设计指南

第1章 PSoC设计导论 1

1.1 微控制器基础 1

1.1.1 微控制器的涵义 1

1.1.2 数据和指令的处理 2

1.2 可编程片上系统PSoC概述 2

1.2.1 PSoC技术特点 2

1.2.2 设计重用技术 3

1.3 PSoC3器件概述 4

1.3.1 PSoC3功能和特点 4

1.3.2 PSoC3引脚分布 7

1.3.3 PSoC3器件分类和资源 9

1.4 PSoC5器件概述 9

1.4.1 PSoC5功能和特点 9

1.4.2 PSoC5引脚分布 12

1.4.3 PSoC5器件分类和资源 14

第2章 PSoC3/5 CPU子系统 15

2.1 8051 CPU核 15

2.1.1 8051内部结构 15

2.1.2 8051寻址模式 16

2.1.3 8051指令集 16

2.2 Cortex-M3 CPU核 20

2.2.1 Cortex-M3内部结构 20

2.2.2 Cortex-M3操作模式 21

2.2.3 Cortex-M3寄存器 21

2.3 Cache控制器结构及功能 22

2.4 DMA和PHUB结构及功能 23

2.4.1 PHUB和DMA的功能 23

2.4.2 DMA优先级及交易类型 25

2.5 中断控制器结构及功能 26

2.5.1 中断控制器结构原理 26

2.5.2 中断优先级处理 26

2.5.3 中断的执行 27

2.5.4 PSoC3中断控制器 28

2.5.5 PSoC5中断控制器 29

第3章 PSoC3/5存储器系统 31

3.1 静态存储器SRAM 31

3.2 Flash程序存储器 33

3.3 EEPROM 34

3.4 外部存储器接口EMIF 34

3.4.1 EMIF接口功能 34

3.4.2 EMIF接口时序 36

3.5 存储器映射结构 37

3.5.1 PSoC3存储器映射结构 37

3.5.2 PSoC5存储器映射结构 41

第4章 PSoC3/5系统集成 43

4.1 时钟管理 43

4.1.1 内部振荡器 44

4.1.2 外部振荡器 45

4.1.3 时钟分配及USB时钟 46

4.2 电源管理 46

4.2.1 电源模式 47

4.2.2 升压转化器模式 49

4.3 复位 50

4.3.1 复位模块功能介绍 50

4.3.2 复位源 51

4.4 I/O系统和布线 52

4.4.1 I/O系统特性 52

4.4.2 I/O引脚模式 55

4.4.3 I/O其它特性 56

第5章 PSoC3/5数字子系统 59

5.1 PSoC数字可编程子系统概述 59

5.2 通用数字块UDB 59

5.2.1 PLD模块 60

5.2.2 数据通道模块 63

5.2.3 状态和控制模块 65

5.3 UDB阵列描述 66

5.4 DSI布线接口 67

5.4.1 DSI接口功能 67

5.4.2 I/O端口布线 67

5.5 USB总线模块 69

5.5.1 USB模块结构 69

5.5.2 USB模块工作条件 72

5.5.3 逻辑传输模式 72

5.5.4 PS/2和CMOS I/O模式 76

5.6 定时器、计数器和PWM模块 80

5.6.1 定时器模块 80

5.6.2 计数器模块 81

5.6.3 PWM模块 83

5.7 I2C总线模块 86

5.7.1 I2C总线模块概述 86

5.7.2 I2C总线实现原理 87

5.7.3 I2C总线寄存器及操作 87

5.7.4 I2C总线操作模式 89

5.8 CAN总线模块 92

5.8.1 CAN总线模块概述 92

5.8.2 CAN消息帧类型及格式 93

5.8.3 CAN总线消息发送 95

5.8.4 CAN总线消息接收 97

5.8.5 远程帧 99

5.8.6 位时间配置 100

5.8.7 错误处理及中断 101

5.9 数字滤波器模块 101

5.9.1 数字滤波器模块概述 101

5.9.2 DFB的模块结构 102

5.9.3 汇编器描述和指令集 109

5.9.4 基于DFB的数字信号处理系统的实现例子 111

第6章 PSoC3/5模拟子系统 115

6.1 PSoC模拟子系统功能概述 115

6.2 模拟子系统的布线结构 117

6.3 模/数转换器ADC模块 120

6.3.1 Δ-ΣADC模块 120

6.3.2 逐次逼近型ADC模块 122

6.4 模拟比较器模块 123

6.4.1 输入和输出接口 123

6.4.2 LUT 124

6.5 运算放大器模块 124

6.6 可编程SC/CT模块 125

6.6.1 单纯的放大器 126

6.6.2 单位增益 128

6.6.3 可编程增益放大器 128

6.6.4 互阻放大器 130

6.6.5 连续时间混频器 131

6.6.6 采样混频器 132

6.6.7 Δ-Σ调制器 133

6.6.8 跟踪和保持放大器 133

6.7 数/模转换器DAC模块 135

6.8 CapSense模块 137

6.8.1 CapSense模块的结构 137

6.8.2 电容感应算法 139

6.9 LCD直接驱动模块 142

6.9.1 LCD驱动接口概述 142

6.9.2 LCD驱动接口原理及功能 143

6.9.3 LCD操作 148

6.10 温度传感器模块 154

第7章 PSoC编程和调试接口功能 157

7.1 测试控制器 157

7.1.1 测试控制器模块结构 157

7.1.2 连接器接口 158

7.1.3 JTAG与SWD接口的工作原理 159

7.2 8051片上调试 165

7.2.1 片上调试模块及特点 165

7.2.2 串行线察看器 166

7.3 Cortex-M3调试和跟踪 167

7.4 非易失性存储器编程 169

第8章 PSoC Creator软件及设计流程 171

8.1 PSoC Creator软件平台及编程模型 171

8.1.1 PSoC Creator软件平台 171

8.1.2 PSoC3/5基本编程模型 172

8.1.3 PSoC3中断编程模型 175

8.1.4 PSoC3/5 DMA编程模型 176

8.2 基于PSoC3工程的简单设计流程 177

8.2.1 加载PSoC3工程 177

8.2.2 建立PSoC3工程 178

8.2.3 编程PSoC3工程 179

8.2.4 运行PSoC3工程并调试 180

8.3 基于PSoC5工程的简单设计流程 181

8.3.1 加载PSoC5工程 181

8.3.2 建立PSoC5工程 182

8.3.3 编程PSoC5工程 183

8.3.4 运行PSoC5工程并调试 184

8.4 基于PLD的自定义元件设计流程 184

8.4.1 建立PSoC工程 185

8.4.2 添加自定义元件 185

8.4.3 调用自定义元件 189

第9章 基于PSoC简单工程的设计与实现 193

9.1 LED显示控制的实现 193

9.1.1 创建和配置工程 193

9.1.2 编程及调试 198

9.2 LCD显示ADC测量值的实现 198

9.2.1 创建和配置工程 199

9.2.2 编程及调试 202

9.3 正弦信号产生和显示的实现 202

9.3.1 创建和配置工程 203

9.3.2 编程及调试 211

9.4 USB人体学输入设备的实现 212

9.4.1 创建和配置工程 212

9.4.2 编程及调试 219

第10章 基于PSoC的信号传感的实现 220

10.1 电容触摸感应实现 220

10.1.1 创建和配置工程 220

10.1.2 编程及调试 226

10.2 加速度传感器控制显示实现 226

10.2.1 创建和配置工程 227

10.2.2 编程及调试 233

10.3 水准仪的实现 233

10.3.1 创建和配置工程 233

10.3.2 编程及调试 238

10.4 热敏电阻测温的实现 238

10.4.1 创建和配置工程 239

10.4.2 编程及调试 247

10.5 接近度测量的实现 247

10.5.1 创建和配置工程 247

10.5.2 编程及调试 253

第11章 基于PSoC的通信电路的实现 254

11.1 压控振荡器VCO的实现 254

11.1.1 创建和配置工程 254

11.1.2 编程及调试 258

11.2 幅度调制AM的实现 259

11.2.1 创建和配置工程 260

11.2.2 编程及调试 263

11.3 频率调制FM解调的实现 264

11.3.1 传统斜率检测法实现FM信号的解调 264

11.3.2 使用单稳多谐振荡器的FM解调的实现 267

参考文献 271

附录A PSoC 3 FirstTouch Starter Kit原理图

附录B CY8CKIT-001 PSoC原理图

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