模拟与数字系统协同设计权威指南

第一篇PSoC引论

第1章PSoC是什么，它能做什么

1.1PSoC的概念

1.2PSoC内部结构

1.3PSoC设计方法

1.4PSoC应用领域

第2章下载PSoC软件和获得授权

2.1下载PSoC软件

2.2激活PSoC软件

第二篇模拟系统设计

第3章电压跟随器的原理及实现

3.1PSoC内通用放大器资源

3.2电压跟随器原理

3.3电压跟随器的设计

3.4添加软件控制代码

3.5引脚分配

3.6设计下载与测试

3.7思考题

第4章同相放大器的原理及实现

4.1同相模拟增益放大器的原理及实现

4.1.1同相模拟增益放大器的原理

4.1.2同相模拟增益放大器的设计

4.1.3添加软件控制代码

4.1.4引脚分配

4.1.5设计下载与测试

4.2同相程控增益放大器的原理及实现

4.2.1同相程控增益放大器的原理

4.2.2同相程控增益放大器的设计

4.2.3添加软件控制代码

4.2.4引脚分配

4.2.5设计下载与测试

4.3思考题

第5章反相放大器的原理及实现

5.1反相模拟增益放大器的原理及实现

5.1.1反相模拟增益放大器的原理

5.1.2反相模拟增益放大器的设计

5.1.3添加软件控制代码

5.1.4引脚分配

5.1.5设计下载与测试

5.2反相程控增益放大器的原理及实现

5.2.1反相程控增益放大器的原理

5.2.2反相程控增益放大器的设计

5.2.3添加软件控制代码

5.2.4引脚分配

5.2.5设计下载与测试

5.3加法器的原理及实现

5.3.1加法器的原理

5.3.2加法器的设计

5.3.3添加软件控制代码

5.3.4引脚分配

5.3.5设计下载与测试

5.4减法器的原理及实现

5.4.1减法器的原理

5.4.2减法器的设计

5.4.3添加软件控制代码

5.4.4引脚分配

5.4.5设计下载与测试

5.5电流电压转换器的原理及实现

5.5.1电流电压转换器原理

5.5.2电流电压转换器的设计

5.5.3添加软件控制代码

5.5.4引脚分配

5.5.5设计下载与测试

5.6思考题

第6章仪表放大器的原理及实现

6.1仪表放大器的设计原理

6.2仪表放大器的设计

6.3添加软件控制代码

6.4引脚分配

6.5设计下载与测试

6.6思考题

第7章积分器和微分器的原理及实现

7.1积分器的原理及实现

7.1.1积分器的原理

7.1.2积分器的设计

7.1.3添加软件控制代码

7.1.4引脚分配

7.1.5设计下载与测试

7.2微分器的原理及实现

7.2.1微分器的原理

7.2.2微分器的设计

7.2.3添加软件控制代码

7.2.4引脚分配

7.2.5设计下载与测试

7.3思考题

第8章一阶有源滤波器的原理及实现

8.1一阶有源低通滤波器的原理及实现

8.1.1一阶同相有源低通滤波器的设计及实现

8.1.2一阶反相有源低通滤波器的设计及实现

8.2一阶有源高通滤波器的原理及实现

8.2.1一阶同相有源高通滤波器的设计及实现

8.2.2一阶反相有源高通滤波器的设计及实现

8.3思考题

第9章二阶有源滤波器的原理及实现

9.1二阶有源低通滤波器的原理及实现

9.1.1二阶有源低通滤波器的原理

9.1.2二阶有源低通滤波器的设计

9.1.3添加软件控制代码

9.1.4引脚分配

9.1.5设计下载与测试

9.2二阶有源高通滤波器的原理及实现

9.2.1二阶有源高通滤波器的原理

9.2.2二阶有源高通滤波器的设计

9.2.3添加软件控制代码

9.2.4引脚分配

9.2.5设计下载与测试

9.3思考题

第10章峰值检测的原理及实现

10.1混频器峰值检测原理及实现

10.1.1混频器峰值检测的原理

10.1.2峰值检测器的设计

10.1.3添加软件控制代码

10.1.4引脚分配

10.1.5设计下载与测试

10.2采样保持峰值检测原理及实现

10.2.1采样保持峰值检测的原理

10.2.2峰值检测器的设计

10.2.3添加软件控制代码

10.2.4引脚分配

10.2.5设计下载与测试

10.3思考题

第11章波形发生器的原理及实现

11.1正弦波发生器原理及实现

11.1.1正弦波发生器原理

11.1.2正弦波发生器的设计

11.1.3添加软件控制代码

11.1.4引脚分配

11.1.5设计下载与测试

11.2方波发生器原理及实现

11.2.1方波发生器原理

11.2.2方波发生器的设计

11.2.3添加软件控制代码

11.2.4引脚分配

11.2.5设计下载与测试

11.3三角波发生器原理及实现

11.3.1三角波发生器原理

11.3.2三角波发生器的设计

11.3.3添加软件控制代码

11.2.4引脚分配

11.3.5设计下载与测试

11.4思考题

第12章精密整流器的原理及实现

12.1精密整流原理

12.2精密整流器的设计

12.3添加软件控制代码

12.4引脚分配

12.5设计下载与测试

第13章相位锁相环的原理及实现

13.1相位锁相环原理

13.1.1相位锁相环的s域表示

13.1.2相位锁相环内部结构

13.2相位锁相环的设计

13.3添加软件控制代码

13.4引脚分配

13.5设计下载与测试

第14章幅度调制与解调的原理及实现

14.1幅度调制与解调的原理

14.1.1幅度调制原理

14.1.2幅度解调原理

14.2幅度调制器的实现

14.2.1幅度调制器的设计

14.2.2添加软件控制代码

14.2.3引脚分配

14.3幅度解调器的实现

14.3.1幅度解调器的设计

14.3.2添加软件控制代码

14.3.3引脚分配

14.4设计下载与测试

14.5思考题

第15章频移键控的原理及实现

15.1频移键控调制和解调原理

15.1.1频移键控调制原理

15.1.2频移键控解调原理

15.2频移键控器的设计

15.2.1频移键控调制器的设计

15.2.2频移键控解调器的设计

15.3添加软件控制代码

15.3.1调制器的软件控制代码

15.3.2解调器的软件控制代码

15.4引脚分配

15.4.1调制器模块引脚分配

15.4.2解调器模块引脚分配

15.5设计下载与测试

15.6思考题

第三篇数字系统设计

第16章SIO特性测试及其应用

16.1SIO性能及测试

16.1.1SIO原理

16.1.2SIO测试电路设计

16.1.3引脚分配

16.1.4设计下载与测试

16.2充电泵电路设计及实现

16.2.1充电泵电路实现原理

16.2.2充电泵电路设计

16.2.3引脚分配

16.2.4设计下载与测试

16.3思考题

第17章逻辑表达式及最小化实现

17.1POS和SOP表达式的实现

17.1.1POS和SOP表达式实现原理

17.1.2POS和SOP逻辑电路的设计

17.1.3引脚分配

17.1.4设计下载与测试

17.2逻辑表达式的化简及实现

17.2.1逻辑表达式的化简

17.2.2最简逻辑表达式电路的设计

17.2.3引脚分配

17.2.4设计下载与测试

17.3思考题

第18章编码器和译码器原理及实现

18.183编码器原理及实现

18.1.183编码器原理

18.1.283编码器IP核设计

18.1.3调用83编码器IP核实现设计

18.1.4引脚分配

18.1.5设计下载与测试

18.238译码器原理及实现

18.2.138译码器原理

18.2.238译码器IP核设计

18.2.3调用38译码器IP核实现设计

18.2.4引脚分配

18.2.5设计下载与测试

18.3思考题

第19章码变换原理及实现

19.1二进制码到七段码变换原理及实现

19.1.1七段数码管原理

19.1.2二进制码到七段码转换器IP核设计

19.1.3调用二进制码到七段码转换器IP核实现设计

19.1.4引脚分配

19.1.5设计下载与测试

19.2二进制码到Gray码变换原理及实现

19.2.1Gray码原理

19.2.2二进制码到Gray码转换器IP核设计

19.2.3调用二进制码到Gray码转换器IP核实现设计

19.2.4引脚分配

19.2.5设计下载与测试

19.3思考题

第20章多路复用器原理及实现

20.1多路复用器原理

20.1.12∶1多路复用器原理

20.1.24∶1多路复用器原理

20.22∶1多路复用器IP核设计

20.34∶1多路复用器IP核设计

20.3.1导入2∶1多路复用器IP核

20.3.2调用2∶1多路复用器IP核

20.4调用4∶1多路复用器IP核实现设计

20.4.1导入多路复用器IP核

20.4.2调用4∶1多路复用器IP核

20.5引脚分配

20.6设计下载与测试

20.7思考题

第21章多位数字比较器原理及实现

21.1比较器原理

21.1.1一位比较器原理

21.1.2多位比较器原理

21.2一位比较器IP核的设计

21.3多位比较器IP核的设计

21.3.1导入一位比较器IP核

21.3.2调用一位比较器IP核

21.4调用多位比较器IP核实现设计

21.4.1导入多位比较器IP核

21.4.2调用多位比较器IP核

21.5引脚分配

21.6设计下载与测试

21.7思考题

第22章算术运算单元原理及实现

22.1加法器的原理及实现

22.1.1加法器的原理

22.1.2一位半加器IP核的设计

22.1.3一位全加器IP核的设计

22.1.4多位加法器IP核的设计

22.1.5调用多位加法器IP核实现设计

22.1.6引脚分配

22.1.7设计下载与测试

22.2减法器的原理及实现

22.2.1减法器的原理

22.2.2一位半减器IP核的设计

22.2.3一位全减器IP核的设计

22.2.4多位减法器IP核的设计

22.2.5调用多位减法器IP核实现设计

22.2.6引脚分配

22.2.7设计下载与测试

22.3加法器/减法器的原理及实现

22.3.1一位加法器/减法器的原理

22.3.2多位加法器/减法器的原理

22.3.3一位半加器/半减器IP核的设计

22.3.4一位全加器/全减器IP核的设计

22.3.5多位加法器/减法器IP核的设计

22.3.6调用多位加法器/减法器IP核实现设计

22.3.7引脚分配

22.3.8设计下载与测试

22.4乘法器的原理与实现

22.4.1乘法器的实现原理

22.4.2四位乘法器IP核的设计

22.4.3调用四位乘法器IP核实现设计

22.4.4引脚分配

22.4.5设计下载与测试

22.5思考题

第23章锁存器和触发器原理及实现

23.1基本SR锁存器的原理及实现

23.1.1基本SR锁存器原理

23.1.2基本SR锁存器IP核的设计

23.1.3调用基本SR锁存器IP核实现设计

23.1.4引脚分配

23.1.5设计下载与测试

23.2同步SR锁存器的原理及实现

23.2.1同步SR锁存器原理

23.2.2调用SR锁存器IP核实现设计

23.2.3引脚分配

23.2.4设计下载与测试

23.3D锁存器的原理及实现

23.3.1D锁存器原理

23.3.2D锁存器IP核的设计

23.3.3调用D锁存器IP核实现设计

23.3.4引脚分配

23.3.5设计下载与测试

23.4基本D触发器的原理及实现

23.4.1基本D触发器原理

23.4.2基本D触发器IP核的设计

23.4.3调用基本D触发器IP核实现设计

23.4.4引脚分配

23.4.5设计下载与测试

23.5带置位/复位D触发器的原理及实现

23.5.1带置位/复位D触发器原理

23.5.2带置位/复位D触发器IP核的设计

23.5.3调用置位/复位D触发器IP核实现设计

23.5.4引脚分配

23.5.5设计下载与测试

23.6思考题

第24章寄存器的原理及实现

24.1普通寄存器的原理及实现

24.1.1普通寄存器的原理

24.1.2一位普通寄存器IP核设计

24.1.3四位普通寄存器IP核设计

24.1.4调用四位普通寄存器IP核完成设计

24.1.5引脚分配

24.1.6设计下载与测试

24.2移位寄存器的原理及实现

24.2.1移位寄存器的原理

24.2.2移位寄存器IP核的设计

24.2.3调用移位寄存器IP核完成设计

24.2.4引脚分配

24.2.5设计下载与测试

24.3思考题

第25章有限自动状态机原理及实现

25.1有限自动状态机的原理

25.2有限自动状态机IP核的设计

25.3调用有限自动状态机IP核完成完整的设计

25.3.1导入有限自动状态机IP核

25.3.2调用有限自动状态机IP核

25.4引脚分配

25.5设计下载与测试

25.6思考题

第26章计数器原理及实现

26.1计数器的原理

26.2三位计数器IP核的设计

26.2.1导入带置位/复位的一位D触发器IP核

26.2.2调用带置位/复位的一位D触发器IP核

26.3调用三位计数器IP核完成设计

26.3.1导入三位计数器IP核

26.3.2调用三位计数器IP核

26.4引脚分配

26.5设计下载与测试

26.6思考题

第27章查找表原理及实现

27.1查找表原理

27.2四位计数器的IP核设计

27.3调用四位计数器的IP核实现设计

27.3.1导入四位计数器IP核

27.3.2调用四位计数器IP核

27.4引脚分配

27.5设计下载与测试

27.6思考题

第28章多谐振荡器原理及实现

28.1多谐振荡器原理

28.2多谐振荡器设计

28.3引脚分配

28.4设计下载与测试

28.5思考题

第29章复杂数字系统的高层次描述及实现

29.1数字系统高层次描述概述

29.2基于高层次描述的交通灯控制实现原理

29.3交通灯控制器IP核的设计

29.4调用交通灯控制器IP核

29.5引脚分配

29.6设计下载与测试

29.7思考题

第四篇数模混合系统设计

第30章电阻触摸感应原理及实现

30.1电阻触摸屏原理

30.1.1电阻屏结构

30.1.2电阻屏测量方法

30.2USB模块原理

30.2.1USB总线模块功能

30.2.2USB模块结构

30.2.3USB模块工作条件

30.2.4逻辑传输模式

30.3人体接口设备的原理

30.3.1人体接口设备概念

30.3.2报告描述符

30.4电阻触摸感应系统的实现

30.4.1电阻触摸感应系统设计

30.4.2软件代码的功能及实现

30.4.3引脚分配

30.5显示界面的实现

30.5.1Windows操作系统下API函数

30.5.2上位机显示界面的设计

30.6设计下载与测试

第31章脉搏信号测量原理及实现

31.1脉搏信号发生器的原理

31.1.1ADC原理

31.1.2脉搏传感器原理

31.2脉搏信号测量器的实现

31.2.1脉搏信号测量器的设计

31.2.2添加软件控制代码

31.2.3引脚分配

31.3上位机显示界面的设计

31.4设计下载与测试

第32章电容触摸感应原理及实现

32.1电容感应模块原理

32.1.1电容感应模块结构

32.1.2电容感应ΔΣ算法

32.2PWM原理

32.2.1PWM功能

32.2.2PWM输出模式

32.2.3PWM死区控制

32.3电容触摸感应系统设计

32.3.1添加和配置CapSense模块

32.3.2添加和配置PWM模块

32.3.3添加和配置时钟模块

32.3.4添加数字引脚和逻辑低

32.3.5连接设计中的模块

32.4添加软件控制代码

32.5引脚分配

32.6设计下载与测试

本书基于Cypress公司的PSoC平台介绍模拟电路、数字电路以及数模混合电路的设计，共分成PSoC引论、模拟系统设计、数字系统设计和数模混合系统设计四篇。 PSoC引论篇包含2章，主要介绍PSoC是什么？它能做什么？以及下载PSoC软件和获得授权。 模拟系统设计篇包含13章，主要介绍电压跟随器的原理及实现、同相放大器的原理及实现、反相放大器的原理及实现、仪表放大器的原理及实现、积分器和微分器的原理及实现、一阶有源滤波器的原理及实现、二阶有源滤波器的原理及实现、峰值检测的原理及实现、波形发生器的原理及实现、精密整流器的原理和实现、相位锁相环的原理及实现、幅度调制和解调的原理及实现、频移键控的原理及实现。 数字系统设计篇包含14章，主要介绍SIO特性测试及其应用、逻辑表达式及最小化实现、编码器和译码器原理及实现、码变换原理及实现、多路复用器原理及实现、多位数字比较器原理及实现、算术运算单元原理及实现、锁存器和触发器原理及实现、寄存器原理及实现、有限自动状态机原理及实现、计数器原理及实现、查找表原理及实现、多谐振荡器原理及实现、复杂数字系统的高层次描述及实现。 数模混合系统设计篇包含3章，主要介绍电阻触摸感应原理及实现、脉搏信号测量原理及实现、电容触摸感应原理及实现。本书的编写基于Cypress公司的可编程片上系统PSoC3平台，充分考虑了国内大学模拟电路和数字电路及相关课程教学的要求。通过PSoC这一高度集成的数字和模拟混合设计平台，实现模拟电路、数字电路和数模混合电路的设计。在介绍这些内容时，注意理论和实际设计相结合，使读者能通过PSoC掌握模拟电路、数字电路和数模混合电路设计的基本理论和普遍的实现方法。本书可作为研究生、本科生和高职学生学习模拟电路、数字电路、电子综合课程设计等课程的教学用书，也可作为工程技术人员设计模拟电路、数字电路和数模混合电路的参考用书。