PSoC成长奇迹 赛普拉斯半导体(Cypress)公司的PSoC(可编程片上系统)，从诞生之日起就经历了惊人的成长历程。PSoC大规模的商业化交付始于2002年，2003/2004年在8位嵌入式MCU(微控制器)市场排名41位，2005/2006年跃居第15位，2007/2008年跃至第11位。2009年3月11日，Cypress宣布PSoC在全球出货量已达5亿片!
如此市场奇迹缘于各方对PSoC的广泛认可。一些企业把CapSense作为了追逐的目标，CapSense触摸感应芯片目前占PSoC总出货量的60%。一些专家也关注到PSoC开发工具的独特之处。例如，图形化嵌入式设计软件——PSoCExpress3.0曾荣获本刊“2007影响中国的嵌入式系统新技术奖”，专家认为该工具是最先把图形化设计方法引入嵌入式设计业的产品之一。学生是接触新事物最快的群体，在嵌入式系统高校竞赛中PSoC颇受青睐，例如去年在某公司举办的多核竞赛作品展示时，参赛学生在控制部分采用了PSoC。网友们对PSoC的评价是上手快、应用方便，其模拟性能很强，很适合模拟高手采用。
可见，PSoC以独特的模拟可编程定位成为8位MCU大千世界里的一朵奇葩。但Cypress坚定地认为：PSoC不是MCU，是SoC!更确切地说是可编程嵌入式片上系统。Cypress过去主要定位通信市场的存储、时钟、数字逻辑等芯片，2001年网络泡沫破灭后，公司转向了消费类电子、工业等其他新兴市场，在此背景下诞生的PSoC何以能在短短几年内获得巨大成功?MCU与可编程嵌入式片上系统的区别在哪里?PSoC的下一步发展方向将如何?
2009年9月14日，PSoC翻开了重要的篇章：在原有PSoC(现在被该公司命名为PSoC1)的基础之上，推出两系列全新架构产品：PSoC3和PSoC5，分别采用8051架构和ARMCortex-M3核，并使模拟和数字可编程性能大幅提升。借此机会，我们深入理解了PSoC的特点及走向。
天下难事必做于易
我国古人老子说：“天下难事必做于易，天下大事必做于细。”从用户角度来说，PSoC为设计者提供了便捷性和灵活性，适合各种电子设计，可谓化繁为简。
新推出的PSoC3和PSoC5器件都基于市场上通用、较为流行的架构或内核，为的是方便用户了解、获得第三方开发支持。例如PSoC3基于8位8051处理器，PSoC5器件则包含了ARM公司两三年前在ARM7基础上优化的Cortex-M3处理器。这两款新产品为设计者提供了一个无缝的可编程设计平台，可以轻松地从Cypress的8位过渡到16位或32位。除了提供标准的MCU内核之外，新的PSoC3和PSoC5架构还包含高精度可编程模拟能力(最高20位分辨率的ADC)以及可扩展的可编程数字资源，并配有足够的存储器和通讯外设。
“PSoC3和PSoC5架构扩充了PSoC原有的可编程嵌入式系统设计平台，将PSoC的应用市场规模扩大10倍并增至150亿美元，涵盖8、16、32位应用和精确模拟市场。”CypressPSoC事业部副总裁GahanRichardson说，“PSoC3和PSoC5能够在诸如马达控制、智能供电和电源管理、人机界面(如CapSense触摸感应)、LCD节段显示、图形控制，以及音频/语音处理、通讯协议等应用中大显身手。这些新的性能大大地拓展了PSoC的应用市场范围，包括工业、医疗、汽车、通讯和消费电子设备等等。可以说‘PsoCiseverywhere’，即PSoC可以用于任何电子产品。”
早在几年前，8位市场已经被认为量大以至有些过滥，营业额已经难以上升，很多公司纷纷把注意力转移到32位市场。弊和利并不是绝对对立的，Cypress在大力发掘8位MCU市场中获益匪浅。
天下大事必做于细
与一般MCU厂家比较注重MCU部分的策略不同，Cypress注重在可编程模拟部分，增加其产品的价值，在灵活性方面给予客户更多的选择。
丰富的模拟资源
PSoC3和PSoC5架构包含了高精度可编程模拟资源，可以配置为ADC、DAC、TIA、混合器、PGA、运放以及其他模拟器件。除此之外，还包括增强型的基于可编程逻辑的数字资源，可配置为8、16、24和32位计时器、计数器、PWM以及更多高级数字外设，例如循环冗余校验(CRC)、伪随机顺序(PRS)发生器，以及正交调幅解码器。PSoC3和PSoC5所拥有的基于PLD的全功能通用逻辑使设计者们拥有了独特的能力，可以对这一数字系统进行客户化设计。这一新架构还支持多种通讯接口，包括全速USB、I2C、SPI、UART、CAN、LIN和I2S(如表1)。
处理器架构的提升
基于8051处理器的PSoC3架构运算速度最高可达33MIPS(如图1);而PSoC5架构则囊括了一个32位ARMCortex-M3处理器，运算速度最高可达100DMIPS。因提供了宽泛的0.5~5.5V的电压范围和低至200nA的休眠电流，这两种架构均可满足极低功耗应用的要求。PSoC3和PSoC5提供了从8位到32位架构、具有引脚和API兼容性的无缝可编程设计平台，而且拥有可编程通路，允许任何模拟或数字信号分配到任何通用I/O，从而简化了电路板布局。这一功能可以将LCD节段显示和CapSense信号引至任何GPIO引脚。PSoC3可编程精确模拟子系统
●Delta-SigmaADC精度可达20位;
●12位SARADC的采样率高达1Msps;
●在工业温度和电压范围内，参考电压精确度可达±0.1%;
●最多4个8位精度、8Msps的DAC;1~50倍PGA;具有25mA驱动能力的通用运放;最多4个响应时间为30ns的比较器;
●类似DSP的数字滤波，可用于仪器仪表和医学信号处理;
●PSoCCreator软件中预先配置好的大型模拟外设库;
●所有器件均支持CapSense功能。
低功耗的秘诀
PSoC3和PSoC5工作电压可以低至0.5V，适合很多低功耗便携式的应用，特别是满足太阳能电池板、绿色能源应用的需要，主要通过以下几个步骤实现：
●针对太阳能电池板的0.5V需求，芯片内部集成了一个高效的调节器;
●PSoC使模拟部分的电压降低，一般MCU在数字部分可以实现低电压，但外部模拟功耗难以控制;
●在PSoC内部低功耗部分有三个工作模式：工作状态;睡眠状态功耗1mA(PSoC3)和2mA(PSoC5);休眠状态功耗200nA(PSoC3)和300nA(PSoC5)，为PSoC提供不同的耗电状态和工作效率;
●在软件方面，ADC可以提供低耗电的模式，所有Block(部分)都可以进入低功耗模式;
●模拟器件部分的DMA(直接存储器存取)可以把耗电降低。一般32位处理器才有DMA，PSoC的8位MCU已具有DMA，这对降低耗电量是个很大的贡献。
可编程高性能数字子系统
●“通用数字模块”阵列(UDB)，每个均包含未定义逻辑(PLD)、结构逻辑(数据通道)以及通往其他UDB、I/O和外设的灵活通路;
●PSoCCreator软件中预先设置好的大型数字外设库，如8、16、24和32位计时器、计数器和PWM;
●通过基于PLD的全功能通用逻辑可将数字系统进行客户定制化;
●高速连接：全速USB、I2C、SPI、UART、CAN、LIN、I2S。
图形化的开发工具PSoCCreator
PSoCCreator集成开发环境(IDE)支持PSoC3和PSoC5，开创性地将基于电路图的设计与全部测试过的、预先打包好的模拟和数字外设库结合起来，通过直观的向导和API(应用程序接口)即可进行客户化设计，实现特殊的设计要求。PSoCCreator使得工程师们能按照自己的思考方式进行设计，从而可大大缩短产品上市时间。
PSoC的未来
展望未来，PSoC将实现更多的模拟集成，例如现有闪存可做到64kB/8位和256kB/32位，将来会有更高密度产品推出。封装方面，公司会提供更丰富的封装选择，如CSP(芯片尺寸封装)、客户定制封装等。在某一个领域，例如工业应用，将考虑把以太网等接口集成进去。此外，Cypress已经从ARM获得ARM9等IP授权，可以预见下一代可编程平台运算速度更高。
推出PSoC3和PSoC5后，Cypress并未停止PSoC1的开发，计划今年第四季度推出新产品。Cypress的策略是实现PSoC的8、16、32位处理器内核一揽子解决方案，可为客户提供从低到高的系列可编程嵌入式方案。
柏树精神
取义于柏树一词的Cypress公司正如常青的柏树一样，以极强的适应性在竞争激烈的嵌入式系统竞争中站得越来越扎实稳重，正如我们永远无法参透柏树孤直傲立的禅意一样，我们想象不出Cypress总裁兼首席执行官T.J.Rodgers又会有给公司注入哪些创新性的概念，唯有静静等待悬念最终揭晓之后的惊诧! |
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