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PSoC4 入门中文资料.pdf

发布时间：2022-06-14 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：3.42M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    PSoC® 4 入门 AN79953 作者：Ranjith M、Nidhin M S 相关器件系列：所有 PSoC 4 器件 相关应用笔记：AN54181、AN77759 软件版本：PSoC Creator™3.3 SP2 或更高版本 要想获得本应用笔记的最新版本，请访问 http://www.cypress.com/AN79953。 要想访问上百个并且不断增多的 PSoC 代码示例列表，请访问我们的代码示例网页。您也可以通过这里，观看 PSoC 4 视频库。 AN79953 介绍了 PSoC® 4，一个基于 ARM® Cortex®-M0/M0+的可编程片上系统。它帮助您了解 PSoC 4 架构及各种开发 工具，并且它也展示了如何使用 PSoC Creator™（即为 PSoC 4 的一种开发工具）来构建您的第一个项目。此外，本应用 笔记还向您提供了更多的资源，用以加快深入学习有关 PSoC 4 的知识。 目录 1 简介 .......................................................................... 1 PSoC 资源 ................................................................ 2 2 PSoC Creator .................................................. 2 2.1 2.2 代码示例 .......................................................... 3 2.3 PSoC Creator 帮助 .......................................... 4 2.4 技术支持 .......................................................... 4 PSoC 4 的功能集 ...................................................... 5 PSoC 的性能比 MCU 的更优越 ................................. 7 PSoC Creator 组件定义 ................................... 8 5 我的第一个 PSoC 4 设计 .......................................... 9 5.1 入门 ................................................................. 9 3 4 4.1 5.2 设计概况 ........................................................ 10 5.3 第一部分：构建设计 ...................................... 10 5.4 第二部分：编程器件 ...................................... 19 5.5 将 CY8CKIT-049 项 目 转 换 为 Bootloadable ...................................................................... 20 项目 5.6 引导加载 CY8CKIT-049 ................................. 20 5.7 更多的 PSoC 4 代码示例 ............................... 22 6 总结 ........................................................................ 30 文档修订记录................................................................... 31 全球销售和设计支持 ........................................................ 32 1 简介 PSoC 4 是真正的可编程嵌入式片上系统，在同一芯片中集成了自定义的模拟和数字外设功能、存储器以及 ARM Cortex-M0 或 Cortex-M0+微控制器。 这样的系统和大部分混合信号嵌入式系统不完全一样，它们使用了一个微控制器单元（MCU）和外部模拟和数字外设 的组合。除 MCU 外，这种系统通常还需要多个集成电路，如运算放大器、模数转换器（ADC）和专用的集成电路 （ASIC）。 PSoC 4 提供了一个低成本的备用方案，该方案可以替代一般的 MCU 加外部集成电路（IC）的组合方案。它的可编程 模拟和数字子系统不仅可以降低整个系统成本，而且还支持极为灵活地调整设计，使产品快速上市。 PSoC 4 中的电容式触摸感应特性，称为 CapSense®，能提供前所未有的信噪比、一流的防水性能以及支持各种类型 的传感器，如按键、滑条、触控板和接近传感器。 PSoC 4 的一流功耗性能可以在仍保持 SRAM 数据、可编程逻辑以及响应中断唤醒的前提下仅消耗低达 150 nA 的电流。 非数据保持的电源模式下，在保持该唤醒功能时，PSoC 4 只会消耗 20 nA 的电流。 PSoC 4 系列器件还包括 PSoC 4 BLE，它集成了一个低功耗蓝牙（BLE）射频系统。更多有关 PSoC 4 BLE 的详细 信息，请参考 AN91267。 www.cypress.com 文档编号：001-87170 版本*E 1
    2 PSoC® 4 入门 PSoC 资源 在赛普拉斯网站 www.cypress.com 上提供了大量的资料，这些资料有助于选择符合您设计的 PSoC 器件，并使您能够 快速有效地将器件集成到设计中。有关使用资源的完整列表，请参考 KBA86521 — 如何使用 PSoC 3、PSoC 4 和 PSoC 5LP 进行设计。下面提供了 PSoC 4 的简要列表：  概况：PSoC 产品系列、PSoC 蓝图  产品选型：PSoC 1、PSoC 3、PSoC 4 或 PSoC 5LP。此外，PSoC Creator 还包含了 一个器件选择工具。  数据手册：描述并提供了适用于 PSoC 4000、 PSoC 4100、PSoC 4200、PSoC 4xx7 BLE、 PSoC 4100M、PSoC 4200M、PSoC 4200L 、PSoC 4000S、PSoC 4100S 器件系列的电 器规范。  CapSense 设计指南：了解如何在 PSoC 4 器 件系列中设计电容式触摸感应应用。  应用笔记和代码示例涵盖了广泛的主题，从初 级到高级水平。PSoC Creator 为您提供了更 多的代码示例，请参考代码示例。  技术参考手册（TRM）：对每个 PSoC 4 器件系列 中所使用的架构和寄存器进行了详细说明。  PSoC 培训视频：这些视频一步一步介绍了使用 PSoC 构建复杂设计的流程。  开发套件：CY8CKIT-040、CY8CKIT-041、 CY8CKIT-042、CY8CKIT-044 和 CY8CKIT-046 的 各种 PSoC 4 Pioneer 套件均为易于使用且廉价的 开发平台。 这些套件包括用于 Arduino 兼容屏蔽和 Digilent® Pmod™子卡的连接器。  CY8CKIT-043 和 CY8CKIT-049 都是成本非常低的 原型平台，用于 PSoC 4200 器件采样。  MiniProg3 器件提供一个用于进行闪存编程和调试 的接口。 2.1 PSoC Creator PSoC Creator 是一个基于 Windows 的免费集成开发环境（IDE）。通过它可以同时在 PSoC 3、PSoC 4 和 PSoC 5LP 的系统中设计硬件和固件。如图 1 所示：通过 PSoC Creator，您可以进行以下操作： 1. 拖放组件图标，以进行您的硬件系统设计 4. 研究包含 100 多个组件的库 2. 协作设计您的应用固件和 PSoC 硬件 5. 查看组件数据手册 3. 使用配置工具配置各组件 图 1. PSoC Creator 特性 www.cypress.com 文档编号：001-87170 版本*E 2
    2.2 代码示例 图 2. PSoC Creator 中的代码示例 PSoC® 4 入门 PSoC Creator 包含了多个代码示例项目。可以从 PSoC Creator 的“Start Page” （起始页）上获取这些项目，如图 2 所示。 这些示例项目通过为您提供完整的设计（并非一个空白页），可 以加快您的设计过程。示例项目还介绍了如何将 PSoC Creator 组 件使用于不同应用中。此外，它还包含了多个代码示例和数据 手册，如图 3 所示。 在图 3 所示的 Find Example Project（查找示例项目）对话框中， 您可以选择以下选项：  根据 architecture（架构）或 device family（器件系列）（例 如：PSoC 3、PSoC 4 或 PSoC 5LP）、category（类型）或 keyword（关键词）等选项对示例进行筛选  从 Filter Options（滤波选项）的示例菜单中进行选择  通过 Documentation（文档）选项卡，查看所选的数据手册  查看所选的代码示例。您可以复制该窗口中的代码然后将其 粘贴到您的项目内，从而加快代码的开发过程或  根据已选项目创建一个新的项目（若需要，可添加新的工作 区）。通过为您提供一个完整的基本设计，它可以加快您的 设计进程。然后，您可以将该设计适用于您的应用中。 图 3. 带样本代码的代码示例项目 www.cypress.com 文档编号：001-87170 版本*E 3
    2.3 PSoC® 4 入门 PSoC Creator 帮助 请访问 PSoC Creator 主页以下载 PSoC Creator 的最新版本。启动 PSoC Creator，并导航到下列各项：  快速入门指南：依次选择 Help > Documentation > Quick Start Guide。本指南提供了开发 PSoC Creator 项目 的基本知识。  简单组件的示例项目：依次选择 File > Open > Example projects。这些示例项目展示了如何配置及使用 PSoC Creator 组件。  系统参考指南：依次选择 Help > System Reference > System Reference Guide。该指南列出并描述了 PSoC Creator 提供的系统功能。  组件数据手册：右键单击组件，然后选择“Open Datasheet”项。请访问 PSoC 4 组件的数据手册网页，获取所 有 PSoC 4 组件的数据手册列表。  PSoC 培训视频：这些视频介绍了 PSoC Creator 入门的过程。  文档管理器：PSoC Creator 提供了一款文档管理工具，便于寻找和查看文件资源。要想打开文档管理工具，请选 择菜单项 Help >Document Manager。 2.4 技术支持 若有任何疑问，我们的技术支持团队很乐意为您提供帮助。您可以在赛普拉斯技术支持页面上创建一个技术支持请求。 如果您在美国，可以通过拨打我们的免费电话，直接与技术支持团队联系：+1-800-541-4736。在提示符处选择第 8 项。 若想快速获得支持，您同样可以使用下面的支持资源。  自助  所在地销售办事处 www.cypress.com 文档编号：001-87170 版本*E 4
    3 PSoC 4 的功能集 PSoC® 4 入门 PSoC 4 具有一个丰富的功能集，包括一个 CPU 和存储器子系统、一个数字子系统、一个模拟子系统以及全部系统资 源，如图 4 所示。下面各节对每个特性进行了简要说明。更多有关信息，请查看 PSoC 资源罗列的 PSoC 4 系列器件 的数据手册、技术参考手册（TRM）和应用笔记。 图 4. PSoC 4 架构（PSoC 4200L） 表 1 显示的是不同系列中最大器件具有的特性。根据不同的器件，可能支持全部或部分这些特性。更多有关信息， 请参考 PSoC 4 产品选型指南。 表 1. PSoC 4 器件 器件系列 特性 CPU DMA 闪存 CY8C4000 CY8C4000S CY8C4100 CY8C4100S CY8C4200 CY8C4200M CY8C4200L 16 MHz Cortex-M0 带有单周期 乘法功能的 48 MHz Cortex-M0+ 带有单周期乘法 功能的 24 MHz Cortex-M0 带有单周期乘 法功能的 48 MHz Cortex-M0+ 带有单周期 乘法功能的 48 MHz Cortex-M0 带有单周期乘 法功能的 48 MHz Cortex-M0 带有单周期 乘法功能的 48 MHz Cortex-M0 无 无 无 无 无 8 个通道 32 个通道 16 KB 32 KB 32 KB 64 KB 32 KB 128 KB 256 KB SRAM 2 KB GPIO 数量 20 4 KB 36 4 KB 36 8 KB 36 4 KB 36 16 KB 32 KB 55 96 www.cypress.com 文档编号：001-87170 版本*E 5 PeripheralsCPU SubsystemSystem Interconnect (Multi Layer AHB)PSoC 4200LDeepSleepHibernateActive/SleepPower ModesSystem ResourcesPowerClockResetSleep ControlREFPORWICIOSS GPIO (13x ports)IO SubsystemPeripheral Interconnect (MMIO)PCLKSWD/TCNVIC, IRQMUXCortexM048 MHzFAST MULFLASH256 KBRead AcceleratorSPCIFSRAM32 KBSRAM ControllerROM8 KBROM ControllerNVLatchesPWRSYSBOD32-bitAHB-Lite LVD8x TCPWMx8ProgrammableDigital2x CapSense4x SCB-I2C/SPI/UARTLCD2x LP ComparatorPort Interface & Digital System Interconnect (DSI)80x GPIOs, 14x GPIO_OVT, 2x SIOSAR ADC(12-bit)x1CTBmx22x OpAmpProgrammableAnalogSARMUXHigh Speed I/O Matrix, 1x Programmable I/ODataWire/DMAInitiator/MMIOWCO2x CANUSB-FS512BFS-PHYCHG-DETUDB...UDBClock ControlIMOWDTILOECO2x PLLReset ControlXRES
    PSoC® 4 入门 特性 器件系列 CY8C4000 CY8C4000S CY8C4100 CY8C4100S CY8C4200 CY8C4200M CY8C4200L CapSense 16 个传感器 35 个传感器 35 个传感器 35 个传感器 35 个传感器 54 个传感器 94 个传感器 ADC 无 10 位、 46 ksps 单斜 ADC 带有定序器的 12 位、 806 ksps SAR ADC 带有定序器的 12 位、 1 MSPS SAR ADC 带有定序器 的 12 位、 1 Msps SAR ADC 带有定序器的 12 位、 1 Msps SAR ADC 带有定序器 的 12 位、 1 Msps SAR ADC 运算放大器 无 无 两个可编程的运 算放大器 两个可编程的 运算放大器 两个可编程 的运算放大 器 两个可编程的 运算放大器 4 个可编程的 运算放大器 比较器 IDAC* 一个具有固 定阈值 （1.2 V）的 CSD 比较器 一个 7 位和 一个 8 位的 IDAC 两个具备唤 醒功能的低 功耗比较器 两个具备唤醒功 能的低功耗比较 器 两个具备唤醒 功能的低功耗 比较器 两个具备唤 醒功能的低 功耗比较器 两个具备唤醒 功能的低功耗 比较器 两个具备唤 醒功能的低 功耗比较器 两个 7 位的 IDAC 一个 7 位和一个 8 位的 IDAC 两个 7 位的 IDAC 可编程逻辑 模块 （UDB） 无 无 智能 IO 端口 电源电压 范围 无 两个智能 IO 端口 1.71 V 至 5.5 V 1.71 V 至 5.5 V 无 无 一个 7 位和 一个 8 位的 IDAC 具有四个 UDB，每个 UDB 包括 8 个宏单元 和 1 个数据 路径 两个 7 位和两 个 8 位的 IDAC 两个 7 位和 两个 8 位的 IDAC 具有四个 UDB，每个 UDB 包括 8 个宏单元和 1 个数据路径 具有八个 UDB，每个 UDB 包括 8 个宏单元和 1 个数据路径 无 两个智能 IO 端口 无 无 一个智能 IO 端口 1.71 V 至 5.5 V 1.71 V 至 5.5 V 1.71 V 至 5.5 V 1.71 V 至 5.5 V 1.71 V 至 5.5 V 低功耗模式 在深度睡眠 模式中， 电流消耗为 2.5 µA 在深度睡眠 模式中， 电流消耗为 2.5 µA 在深度睡眠模 式、休眠模式和 停止模式中， 电流消耗分别为 1.3 µA、150 nA 和 20 nA 在深度睡眠模 式中，电流消 耗为 2.5 µA 段式 LCD 驱动 无 四个 COM 段 式 LCD 驱动 四个 COM 段式 LCD 驱动 四个 COM 段 式 LCD 驱动 在深度睡眠 模式、休眠 模式和停止 模式中，电 流消耗分别 为 1.3 µA、 150 nA 和 20 nA 四个 COM 段式 LCD 驱动 在深度睡眠模 式、休眠模式 和停止模式 中，电流消耗 分别为 1.3 µA、 150 nA 和 20 nA 在深度睡眠 模式、休眠 模式和停止 模式中，电 流消耗分别 为 1.3 µA、 150 nA 和 20 nA 四个 COM 段 式 LCD 驱动 八个 COM 段 式 LCD 驱动 两个串行通 信模块 （SCB）， 可将其配置 为 I2C、SPI 或 UART 两个 SCB，可 将其配置为 I2C、SPI 或 UART 三个 SCB，可 将其配置为 I2C、SPI 或 UART 两个 SCB， 可将其配置 为 I2C、SPI 或 UART 两个 SCB， 可将其配置为 I2C、SPI 或 UART 四个 SCB， 可将其配置 为 I2C、SPI 或 UART 5 无 4 无 5 无 4 无 8 2 8 2 串行通信 一个 I2C 定时计数脉 宽调制器 （TCPWM） 控制器区域 网络 （CAN） 1 无 www.cypress.com 文档编号：001-87170 版本*E 6
    特性 器件系列 CY8C4000 CY8C4000S CY8C4100 CY8C4100S CY8C4200 CY8C4200M CY8C4200L PSoC® 4 入门 通用串行总 线（USB） 无 无 无 无 无 无 具有 8 个端 点的全速 USB 器件 IMO 的频率 为 3 MHz 到 48 MHz 外部晶振 （ECO）的 频率为 4 MHz 到 33 MHz ILO 的频率为 32 kHz WCO 的频率 为 32 KHz 内部主振荡 器（IMO） 的频率为 24 MHz/ 32 MHz 内部低速振 荡器 （ILO）的 频率为 32 KHz 上电复位 （POR） 欠压检测 （BOD） 时钟 电源监控 IMO 的频率 为 24 MHz 到 48 MHz ILO 的频率为 40 kHz 监视晶振 （WCO）的 频率为 32 kHZ IMO 的频率为 3 MHz 到 24 MHz ILO 的频率为 32 kHz IMO 的频率为 24 MHz 到 48 MHz ILO 的频率为 40 kHz WCO 的频率为 32 kHZ IMO 的频率 为 3 MHz 到 48 MHz ILO 的频率 为 32 kHz IMO 的频率为 3 MHz 到 48 MHz ILO 的频率为 32 kHz WCO 的频率 为 32 KHz POR、BOD POR、BOD、 低压检测 （LVD） POR、BOD POR、BOD 、LVD POR、BOD 、LVD POR、BOD 、LVD *只有 CapSense 功能被禁用时才能使用 IDAC。有关详细信息，请参见 PSoC 4 技术参考手册。 4 PSoC 的性能比 MCU 的更优越 图 5 显示了一款典型的 MCU，它包含一个 CPU （如：8051 或 ARM Cortex），并且具有一系列外设功能（如：ADC、 DAC、UART、SPI 和通用 I/O），所有这些器件都与 CPU 的寄存器接口相连。在某个内部 MCU 中，可以将 CPU 称 为该器件的“心脏” — 由于它监控着器件的所有活动，包括设置数据移动和时序。如果没有 CPU，那么该 MCU 便不 能执行其性能。 图 6 显示的是 PSoC 又存在差别。在可编程系统 PSoC 中，CPU、模拟、数字和 I/O 都是同样重要的资源。PSoC 的 “心脏”是系统的互联和可编程性，并不是 CPU。外设模拟和数字通过高度可编程信号矩阵和数据总线网络互相连接， 用以创建符合您应用要求的自定义设计。所以，您可以通过编程 PSoC 来模拟 MCU，但不能通过编程 MCU 来模拟 PSoC。 图 5. 典型 MCU 的结构框图 CPU www.cypress.com 文档编号：001-87170 版本*E 7 ARMUARTSPII2CADCDACPWMTimerPort APort BPort CPort D
    PSoC® 4 入门 图 6. PSoC 框图 典型的 MCU 要求 CPU 固件处理各种状态机制、使用定时器来进行计时，并驱动一个输出引脚。因此，其功能路径几 乎都是通过 CPU 实现的。通过使用 PSoC，可以进行异步并行操作。您可以配置 PSoC 中的组件，使其运行独立于 CPU。本应用笔记中的项目详细说明了这个概念。配置 PSoC，使其不需要向 CPU 写入任何代码也能实现 LED 闪烁。 4.1 PSoC Creator 组件定义 PSoC 的另一个重要特性是支持 PSoC Creator IDE。在 PSoC Creator 中，不同的 PSoC 资源被组织为各个图形元素 （又称组件），可以将这些组件拖放到原理图内，从而快速进行设计。PSoC 中的所有外设都可作为预验证的 PSoC Creator 组件，包括：PWM、ADC、DAC、CapSense、UART 等组件。在 PSoC Creator 中使用预验证组件能够明显 缩短开发时间，并且还可以通过使用各个图形选项来快速更改设计。 例如，要想在典型的微控制器中配置 PWM 使 LED 闪烁发亮，则需要执行以下操作： 1. 确定对应于 PWM 模块的存储器的位置。 2. 根据所需 PWM 周期和占空比，计算需要写入到 PWM 寄存器内的值。 3. 编程，以便配置 PWM 寄存器，设置引脚驱动模式，并将 PWM 输出连接到该引脚上。许多 MCU 没有提供用于连 接到内部模块的备用引脚。 实现同 PSoC 的相同功能非常重要，您可以在本应用笔记的下面各节中找到相关内容。如果您需要将同样的 PWM 模块 重新配置为一个定时器，则只要在 PSoC Creator 中轻点几下鼠标便可！ PSoC 也具有可编程数字模块，被称为通用数字模块（UDB）。PSoC Creator 还提供了多个由 UDB 模块构成的组件， 如：UART、SPI、I2S、定时器、PWM、计数器、数字门控（AND、OR、NOT、XOR）等。通过使用 PSoC Creator 中的 UDB，您甚至可以创建自己的自定义状态机和数字逻辑。欲了解该方法，请参考 PSoC® Creator™ 组件创建指南。 www.cypress.com 文档编号：001-87170 版本*E 8 ARM Cortex M0/M0+Digital System(with Programmable Logic)Analog SystemSystem InterconnectGen IOGen IOGen IOGen IOGen IOGen IOGen IOGen IOUDBsPWMsSCBs(I2C, SPI, UART, LIN)CANSegment LCDDriveDigital SystemUSBSAR ADC and MUXCTBm(Opamps)Low Power ComparatorCapSense(IDACs, Comparators, Touch Sensing)Analog System
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