サイプレスPSoC

PSoC (プログラマブルシステム オン チップ) は、 Cypress Semiconductorのマイクロコントローラ 集積回路ファミリです。これらのチップには、CPUコアと、構成可能な統合アナログおよびデジタル周辺機器の ミックスド シグナルアレイが含まれています。

2002年、サイプレスはPSoC 1の商用出荷を開始しました。^[1] PSoCのプロモーションのため、サイプレスは2002年と2004年にCircuit Cellar^{誌で「PSoC Design Challenge」をスポンサーしました。 [2]}

2013 年 4 月、サイプレスは第 4 世代の PSoC 4 をリリースしました。PSoC 4 は、32 ビットARM Cortex-M0 CPU を搭載し、プログラム可能なアナログ ブロック (オペアンプとコンパレータ)、プログラム可能なデジタル ブロック ( PLDベースの UDB)、プログラム可能なルーティングと柔軟な GPIO (任意の機能を任意のピンにルーティング)、シリアル通信ブロック (SPI、UART、I²C用)、タイマー/カウンター/PWM ブロックなどを備えています。^[3]

PSoC は、Sonicare の歯ブラシや Adidas のスニーカーのような単純なデバイスから、TiVo のセットトップ ボックスのような複雑なデバイスまで、さまざまなデバイスで使用されています。1 つの PSoC は、 Apple iPod のクリック ホイールのタッチ センシティブスクロール ホイールの静電容量感知を実装しています。^[要出典]

2014 年、Cypress はBluetooth Low Energy無線と PSoC 4 Cortex-M0 ベースの SoC を単一のモノリシック ダイに 統合し、PSoC 4 ファミリを拡張しました。

2016年にサイプレスはARM Cortex-M0+ CPUを搭載したPSoC 4 Sシリーズをリリースしました。^[4]

PSoC 集積回路は、コア、構成可能なアナログ ブロックとデジタル ブロック、プログラム可能なルーティングと相互接続で構成されています。PSoC の構成可能なブロックは、他のマイクロコントローラとの最大の違いです。

PSoC には、データ用のページングされた SRAM、命令と固定データ用のフラッシュ メモリ、および構成可能なロジック ブロックと機能の制御とアクセス用の I/O レジスタという 3 つの独立したメモリ空間があります。このデバイスは、SONOSテクノロジを使用して作成されています。

PSoC はASICに似ています。ブロックには幅広い機能を割り当てることができ、オンチップで相互接続できます。ASIC とは異なり、カスタム構成を作成するために特別な製造プロセスは必要ありません。必要なのは、Cypress のPSoC Designer (PSoC 1 用) またはPSoC Creator (PSoC 3/4/5 用) IDEによって作成されるスタートアップ コードだけです。

PSoC は、電源投入時に構成する必要があるという点でFPGAに似ていますが、この構成は内蔵フラッシュ メモリから命令をロードすることによって行われます。

PSoC は、PLD とプログラム可能なアナログを組み合わせたマイクロコントローラに最も似ています。自動的に生成された API と割り込みルーチンを使用して、ユーザーが指定した周辺機能 (「コンポーネント」と呼ばれる) と対話するためのコードが実行されます。PSoC DesignerまたはPSoC Creator は、スタートアップ構成コードを生成します。どちらも、 Visual Studioのような GUI でユーザーのニーズに応じてユーザーが選択したコンポーネントを初期化する API を統合しています。

構成可能なアナログ ブロックとデジタル ブロックを使用することで、設計者はミックスド シグナル組み込みアプリケーションを作成および変更できます。デジタル ブロックは、ブロック レジスタを使用して構成されるステート マシンです。デジタル ブロックには、デジタル ビルディング ブロック (DBBxx) とデジタル通信ブロック (DCBxx) の 2 種類があります。通信ブロックにのみ、SPI、UART などのシリアル I/O ユーザー モジュールを含めることができます。

各デジタル ブロックは 8 ビットのリソースと見なされ、設計者はあらかじめ構築されたデジタル機能またはユーザー モジュール (UM) を使用してこれを構成したり、ブロックを組み合わせて 16 ビット、24 ビット、または 32 ビットのリソースに変換したりできます。UM を連結すると、16 ビットの PWM とタイマーが作成されます。

アナログ ブロックには 2 つのタイプがあります。連続時間 (CT) ブロックはオペアンプ回路で構成され、ACBxx で指定されます (xx は 00～03)。もう 1 つのタイプはスイッチ キャップ (SC) ブロックで、複雑なアナログ信号フローを可能にし、ASCxy で指定されます (x はアナログ ブロックの行、y は列)。設計者は各モジュールを変更して、任意の設計にカスタマイズできます。

PSoC ミックスドシグナル アレイの柔軟なルーティングにより、設計者は多くの競合マイクロコントローラよりも自由に I/O ピンとの間で信号をルーティングできます。グローバル バスにより、信号の多重化とロジック操作の実行が可能になります。Cypress は、これにより設計者は、デジタル ロジック ゲート アプローチや、固定機能ピンが多い競合マイクロコントローラよりも PCB の再設計が少なく、より簡単かつ迅速に設計を構成して改善できると示唆しています。

デバイスには 5 つの異なるファミリがあり、それぞれ異なるマイクロコントローラ コアに基づいています。

• PSoC 1 – CY8C2xxxx シリーズ – M8C コア。
• PSoC 3 – CY8C3xxxx シリーズ – 8051コア。
• PSoC 4 – CY8C4xxxxシリーズ – ARM Cortex-M0コア。^[5]
• PSoC 5/5LP – CY8C5xxxx シリーズ – ARM Cortex-M3コア。
• PSoC 6 – CY8C6xxxxシリーズ – ARM Cortex-M4コアにARM Cortex-M0+コアを追加（一部のモデル）。^[6]

Bluetooth 低エネルギー

2014年から、CypressはBluetooth Low Energy（Bluetooth Smart）を統合したPSoC 4 BLEデバイスの提供を開始しました。これを使用して、アナログブロックとデジタルブロックを活用したコネクテッド製品を作成できます。^{[7]ユーザーは、PSoC CreatorでBLEモジュールを直接追加して構成できます。Cypressは、ペリフェラルとセントラルの両方の機能を備えた、} Mindtreeからライセンスを受けた完全なBluetooth Low Energyスタックも提供しています。^[8] PSoC 6シリーズには、拡張範囲や高速化などの Bluetooth 5機能を含むBLEバージョンが含まれています。

これは、PSoC 1 デバイスの設計、デバッグ、およびプログラミングを行うための第 1 世代のソフトウェア IDE です。ドラッグ アンド ドロップ設計環境で、事前に特性評価されたアナログおよびデジタル周辺機器のライブラリなどの独自の機能が導入され、動的に生成されたコードの API ライブラリを活用して、特定の設計ニーズに合わせてカスタマイズできるようになりました。

PSoC Creator は、PSoC 3/4/5 デバイスの設計、デバッグ、およびプログラムを行う第 2 世代のソフトウェア IDE です。開発 IDE は、使いやすいグラフィカル設計エディタと組み合わされ、強力なハードウェア/ソフトウェア共同設計環境を形成します。PSoC Creator は、2 つの基本的な構成要素で構成されています。このプログラムを使用すると、ユーザーは、チップ上の既存の回路と、MCU 上の周辺機器に相当するコンポーネントを選択、構成、および接続できます。PSoC が興味深いのは、ハードウェア内に独自のアプリケーション固有の周辺機器を作成できる点です。Cypress は、コンポーネント パックを年に数回発行しています。PSoC ユーザーは、既存のハードウェア用の新しい周辺機器を、料金を支払ったり新しいハードウェアを購入したりすることなく入手できます。PSoC Creator では、周辺機器を I/O ピンに割り当てる際にも、かなりの自由度があります。

PSoC 4 および PSoC 5 用の汎用 ARM 開発ツール。

PSoC4/5 について

すべての ARM チップに関するドキュメントの量は、特に初心者にとっては気が遠くなるほどで​​す。過去数十年間のマイクロコントローラに関するドキュメントは、1 つのドキュメントに簡単にまとめることができますが、チップが進化するにつれて、ドキュメントも増えてきました。すべての ARM チップに関するドキュメント全体を把握するのは特に困難です。これは、IC メーカー ( Cypress Semiconductor ) のドキュメントと CPU コア ベンダー ( ARM Holdings ) のドキュメントが混在しているからです。

一般的なトップダウンのドキュメント ツリーは、製造元の Web サイト、製造元のマーケティング スライド、正確な物理チップの製造元のデータシート、物理チップ ファミリの一般的な周辺機器と側面を説明する製造元の詳細なリファレンス マニュアル、ARM コアの汎用ユーザー ガイド、ARM コアのテクニカル リファレンス マニュアル、命令セットを説明する ARM アーキテクチャ リファレンス マニュアルです。

PSoC 4 / 5 ドキュメントツリー (上から下へ)

1. PSoCのウェブサイト。
2. PSoC マーケティング スライド。
3. PSoC データシート。
4. PSoC リファレンス マニュアル。
5. ARM コアの Web サイト。
6. ARM コアの汎用ユーザー ガイド。
7. ARM コアの技術リファレンス マニュアル。
8. ARM アーキテクチャ リファレンス マニュアル。

Cypress Semiconductor には、評価ボードのユーザー マニュアル、アプリケーション ノート、入門ガイド、ソフトウェア ライブラリ ドキュメント、正誤表などの追加ドキュメントがあります。公式の PSoC および ARM ドキュメントへのリンクについては、外部リンク セクションを参照してください。

• ARM アーキテクチャ、ARM マイクロプロセッサ コアの一覧、ARM Cortex-M
• 組み込みシステム
• フィールドプログラマブルアナログアレイ
• 割り込み、割り込みハンドラ、リアルタイムオペレーティングシステムの比較
• ジャンクション
• マイクロコントローラ、（一般的なマイクロコントローラの一覧）
• 再構成可能なコンピューティング
• シングルボードマイクロコントローラ

Wikimedia Commons には、Cypress PSoCに関連するメディアがあります。

Wikibooks には、組み込みシステム/Cypress PSoC マイクロコントローラに関する書籍があります。

PSoC公式ドキュメント

• PSoC公式サイト
  • PSoC 1 ファミリ用 PSoC Designer ソフトウェア
  • PSoC 3 / 4 / 5LP ファミリ向け PSoC Creator ソフトウェア
  • PSoC 1 / 3 / 4 / 5LP ファミリ用 PSoC プログラマ ソフトウェア

PSoC 4/5 の ARM 公式ドキュメント

他の

• PSoC開発者
• IoT エキスパート PSoC チュートリアル
• Psoc-chile スペイン語での入門 Web サイト Microcontroladore Psoc