Cypress PSoC

📅 آخر تحديث: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة

رقائق الدوائر المتكاملة PSoC 1
لوحة تطوير استشعار سعوي PSoC 1 مع مبرمج/مصحح أخطاء MiniProg
مجموعة تطوير PSoC 5LP

PSoC ( نظام قابل للبرمجة على شريحة ) هي عائلة من الدوائر المتكاملة للتحكم الدقيق، طورتها في الأصل شركة Cypress Semiconductor . بعد استحواذ شركة Infineon Technologies على Cypress في عام 2020، تولت Infineon تصنيع وتسويق خط الإنتاج.

لطالما جمعت بنية وحدة التحكم الدقيقة PSoC بين نواة المعالج المركزي ومصفوفات الإشارات المختلطة من الأجهزة الطرفية التناظرية والرقمية القابلة للبرمجة، مما مكّن المصممين من تهيئة وظائف النظام داخل الجهاز. أما أجهزة PSoC الأحدث، فتتضمن ميزات شائعة في وحدات التحكم الدقيقة 32 بت، مثل النوى القائمة على معالجات Arm Cortex والأجهزة الطرفية للاتصالات المدمجة.

تاريخ

في عام 2002، بدأت شركة Cypress بشحن كميات تجارية من PSoC 1. [ 1 ] وللترويج لـ PSoC، رعت Cypress "تحدي تصميم PSoC" في مجلة Circuit Cellar في عامي 2002 و2004. [ 2 ]

في أبريل 2013، أصدرت شركة Cypress الجيل الرابع، PSoC 4. يتميز PSoC 4 بمعالج ARM Cortex-M0 ذي 32 بت ، مع وحدات تناظرية قابلة للبرمجة ( مضخمات تشغيلية ومقارنات)، ووحدات رقمية قابلة للبرمجة ( وحدات UDB قائمة على PLD )، وتوجيه قابل للبرمجة، ومنافذ إدخال/إخراج للأغراض العامة مرنة (توجيه أي وظيفة إلى أي منفذ)، ووحدة اتصال تسلسلي (لـ SPI وUART و I2C ) ، ووحدة مؤقت/عداد/PWM، وغير ذلك . [ 3 ]

تُستخدم معالجات PSoC في أجهزة بسيطة مثل فرش أسنان Sonicare وأحذية Adidas الرياضية، وأجهزة معقدة مثل جهاز استقبال TiVo . إحدى هذه المعالجات تُفعّل خاصية الاستشعار السعوي لعجلة التمرير الحساسة للمس في عجلة النقر لجهاز Apple iPod .

في عام 2014، قامت شركة Cypress بتوسيع عائلة PSoC 4 من خلال دمج راديو Bluetooth منخفض الطاقة جنبًا إلى جنب مع نظام PSoC 4 Cortex-M0-based SoC في شريحة واحدة متجانسة.

في عام 2016، أصدرت شركة Cypress سلسلة PSoC 4 S، والتي تتميز بمعالج ARM Cortex-M0+ . [ 4 ]

في أبريل 2020، أكملت شركة إنفينون تكنولوجيز استحواذها على شركة سايبرس سيميكوندكتور مقابل حوالي 9 مليارات يورو، مما أدى إلى دمج عائلة PSoC في محفظة إنفينون الأوسع من وحدات التحكم الدقيقة. [ 5 ] [ 6 ]

ملخص

تتكون الدائرة المتكاملة PSoC من نواة، ووحدات تناظرية ورقمية قابلة للتهيئة، وقنوات توجيه وتوصيل قابلة للبرمجة. وتُعدّ الوحدات القابلة للتهيئة في PSoC أبرز ما يُميّزها عن وحدات التحكم الدقيقة الأخرى.

يحتوي PSoC على ثلاث مساحات ذاكرة منفصلة: ذاكرة SRAM مُقسّمة إلى صفحات للبيانات، وذاكرة فلاش للتعليمات والبيانات الثابتة، وسجلات إدخال/إخراج للتحكم في وحدات المنطق والوظائف القابلة للتهيئة والوصول إليها. تم تصميم الجهاز باستخدام تقنية SONOS .

يشبه PSoC الدائرة المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASIC) : حيث يمكن تخصيص مجموعة واسعة من الوظائف للوحدات وربطها ببعضها البعض على الشريحة. على عكس الدائرة المتكاملة الخاصة بالتطبيقات، لا تتطلب عملية التصنيع الخاصة إنشاء التكوين المخصص - فقط رمز بدء التشغيل الذي يتم إنشاؤه بواسطة بيئة التطوير المتكاملة PSoC Designer  من Cypress (لـ PSoC 1) أو PSoC Creator (لـ PSoC 3 / 4 / 5) .

يشبه PSoC جهاز FPGA من حيث أنه يجب تهيئته عند التشغيل، ولكن هذه التهيئة تتم عن طريق تحميل التعليمات من ذاكرة الفلاش المدمجة.

يُشبه نظام PSoC إلى حد كبير وحدة تحكم دقيقة مُدمجة مع مُتحكم منطقي قابل للبرمجة (PLD) ودائرة تناظرية قابلة للبرمجة. يتم تنفيذ التعليمات البرمجية للتفاعل مع وظائف الأجهزة الطرفية التي يُحددها المستخدم (وتُسمى "المكونات")، باستخدام واجهات برمجة تطبيقات (APIs) وروتينات مقاطعة مُولّدة تلقائيًا. يقوم برنامجا PSoC Designer أو PSoC Creator بإنشاء رمز تهيئة بدء التشغيل. يدمج كلا البرنامجين واجهات برمجة تطبيقات (APIs) تُهيئ المكونات التي يختارها المستخدم وفقًا لاحتياجاته في واجهة مستخدم رسومية تُشبه واجهة Visual Studio .

وحدات تناظرية ورقمية قابلة للتكوين

مثال على كتلة PsoC

باستخدام وحدات تناظرية ورقمية قابلة للتهيئة، يستطيع المصممون إنشاء وتعديل تطبيقات مضمنة ذات إشارات مختلطة. الوحدات الرقمية عبارة عن آلات حالة يتم تهيئتها باستخدام سجلات الوحدات. يوجد نوعان من الوحدات الرقمية: وحدات البناء الرقمية (DBBxx) ووحدات الاتصال الرقمية (DCBxx). وحدات الاتصال فقط هي التي يمكن أن تحتوي على وحدات إدخال/إخراج تسلسلية، مثل SPI وUART وغيرها.

تُعتبر كل وحدة رقمية موردًا من 8 بت، يمكن للمصممين تهيئتها باستخدام وظائف رقمية مُدمجة مسبقًا أو وحدات مستخدم (UM)، أو، من خلال دمج الوحدات، تحويلها إلى موارد من 16 أو 24 أو 32 بت. ويتم إنشاء دوائر تعديل عرض النبضة (PWM) والمؤقتات من 16 بت عن طريق ربط وحدات المستخدم معًا.

يوجد نوعان من وحدات الدوائر التناظرية. تتكون وحدات الزمن المستمر (CT) من دائرة مكبر عمليات، ويُرمز لها بالرمز ACBxx حيث xx تتراوح بين 00 و03. أما النوع الآخر فهو وحدات غطاء التبديل (SC)، التي تسمح بتدفقات إشارات تناظرية معقدة، ويُرمز لها بالرمز ASCxy حيث x هو رقم الصف وy هو رقم العمود في وحدة الدوائر التناظرية. يمكن للمصممين تعديل كل وحدة وتخصيصها لتناسب أي تصميم.

التوجيه والربط البيني القابل للبرمجة

تتيح مصفوفات الإشارات المختلطة في PSoC توجيه الإشارات من وإلى منافذ الإدخال/الإخراج بمرونة أكبر مقارنةً بالعديد من وحدات التحكم الدقيقة المنافسة. كما تتيح ناقلات البيانات العامة إمكانية تعدد إرسال الإشارات وإجراء العمليات المنطقية. وتشير شركة Cypress إلى أن هذا يُمكّن المصممين من تهيئة التصميم وإجراء التحسينات بسهولة وسرعة أكبر، مع تقليل عمليات إعادة تصميم لوحة الدوائر المطبوعة، مقارنةً بنهج البوابات المنطقية الرقمية أو وحدات التحكم الدقيقة المنافسة ذات منافذ الوظائف الثابتة.

مسلسل

هناك خمس عائلات مختلفة من الأجهزة، كل منها مبني على نواة متحكم دقيق مختلفة:

  • PSoC 1 – سلسلة CY8C2xxxx – نواة M8C.
  • PSoC 3 – سلسلة CY8C3xxxx – نواة 8051 .
  • PSoC 4 – سلسلة CY8C4xxxx – نواة ARM Cortex-M0 . [ 7 ]
  • PSoC 5/5LP – سلسلة CY8C5xxxx – نواة ARM Cortex-M3 .
  • PSoC 6 – سلسلة CY8C6xxxx – نواة ARM Cortex-M4 مع إضافة نواة ARM Cortex-M0+ (في بعض الطرازات). [ 8 ]

تقنية بلوتوث منخفضة الطاقة

بدأت شركة Cypress في عام 2014 بتقديم أجهزة PSoC 4 BLE مزودة بتقنية Bluetooth منخفضة الطاقة (Bluetooth Smart). يُمكن استخدام هذه التقنية لإنشاء منتجات متصلة تستفيد من الوحدات التناظرية والرقمية. [ 9 ] يُمكن للمستخدمين إضافة وحدة BLE وتكوينها مباشرةً في برنامج PSoC Creator. كما تُوفر Cypress حزمة Bluetooth منخفضة الطاقة كاملة مرخصة من Mindtree ، تتضمن وظائف طرفية ومركزية. [ 10 ] تشمل سلسلة PSoC 6 إصدارات مزودة بتقنية BLE تتضمن ميزات Bluetooth 5 ، مثل المدى الموسع والسرعة العالية.

ملخص

PSoC 1PSoC 3PSoC 4PSoC 5/5LPPSoC 6
نواة M8C ذات 8 بت تصل إلى 24  ميجاهرتز، 4  مليون عملية في الثانيةنواة 8051 ثمانية بت (دورة واحدة) تصل إلى 67  ميجاهرتز، 33  مليون عملية حسابية في الثانيةمعالج ARM Cortex-M0 ذو 32 بت بتردد يصل إلى 48  ميجاهرتز،  ؟  MIPSمعالج ARM Cortex-M3 ذو 32 بت بتردد يصل إلى 80  ميجاهرتز، و84  مليون عملية حسابية في الثانيةمعالج ARM Cortex-M4 ذو 32 بت (حتى 150  ميجاهرتز) معالج ARM Cortex-M0+ ذو 32 بت (اختياري حتى 100 ميجاهرتز) 
ذاكرة الفلاش: من 4  كيلوبايت إلى 32  كيلوبايت، ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM): من 256  بايت إلى 2  كيلوبايتذاكرة الفلاش: من 8  كيلوبايت إلى 64  كيلوبايت، ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM): من 3  كيلوبايت إلى 8  كيلوبايتذاكرة الفلاش: من 16  كيلوبايت إلى 256  كيلوبايت، ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM): من 2  كيلوبايت إلى 32  كيلوبايتذاكرة الفلاش: من 32  كيلوبايت إلى 256  كيلوبايت، ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM): من 8  كيلوبايت إلى 64  كيلوبايتذاكرة فلاش: من 512  كيلوبايت إلى 2048  كيلوبايت، ذاكرة SRAM: من 128  كيلوبايت إلى 512  كيلوبايت قابلة للتوسيع باستخدام واجهة SPI رباعية.
I2C ، SPI، UART، FS USB 2.0I2C ، SPI، UART، LIN، FS USB 2.0، I2S ، CANI2C ، SPI، UART، CAN .I2C ، SPI ، UART، LIN، CAN،

FS USB 2.0، I 2 S

I 2 C، SPI، UART، LIN، BLE (اختياري)، FS USB 2.0 (اختياري للمضيف والجهاز)
16 وحدة رقمية PSoC16 إلى 24 وحدة من وحدات UDB (وحدات رقمية عالمية)من 4 إلى 8 وحدات تخزين UDBمن 20 إلى 24 وحدة بياناتمن 0 إلى 12 وحدة بيانات
محول تناظري رقمي دلتا سيجما واحد (من 6 إلى 14 بت)

131  كيلو عينة في الثانية @ 8 بت؛

محول تناظري رقمي من نوع 1 سيجما دلتا (للاستشعار السعوي)

يدعم ما يصل إلى اثنين من محولات DAC (من 6 إلى 8 بت)

محول تناظري رقمي دلتا سيجما واحد (من 8 إلى 20 بت)

192  كيلو عينة في الثانية @ 12 بت؛

ما يصل إلى أربعة محولات رقمية تناظرية (8 بت)

1 محول تناظري رقمي SAR (12 بت)

1  ميجا عينة في الثانية @ 12 بت؛

يدعم ما يصل إلى اثنين من محولات DAC (من 7 إلى 8 بت)

محول تناظري رقمي دلتا سيجما واحد (من 8 إلى 20 بت)

192  كيلو عينة في الثانية @12 بت؛

2 محولات تناظرية رقمية من نوع SAR (12 بت)

1  ميجا عينة في الثانية @ 12 بت؛

ما يصل إلى أربعة محولات رقمية تناظرية (8 بت)

محول تناظري رقمي SAR واحد (12 بت) 1 ميجا عينة في الثانية

1 محول رقمي تناظري (DAC) يعمل بوضع الجهد الكهربائي 12 بت

ما يصل إلى 64 منفذ إدخال/إخراجما يصل إلى 72 مدخل/مخرجما يصل إلى 98 مدخل/مخرجما يصل إلى 72 مدخل/مخرجيصل إلى 104 مدخل/مخرج
نطاق التشغيل: من 1.7  فولت إلى 5.25  فولت، التيار النشط: 2  مللي أمبير، تيار وضع السكون: 3  ميكرو أمبير، تيار وضع الإسبات:  ؟التشغيل: 0.5  فولت إلى 5.5  فولت نشط: 1.2  مللي أمبير، السكون: 1  ميكرو أمبير، السبات: 200  غالتشغيل: 1.71  فولت إلى 5.5  فولت نشط: 1.6  مللي أمبير، السكون: 1.3  ميكرو أمبير، السبات: 150  غالتشغيل: 2.7  فولت إلى 5.5  فولت نشط: 2  مللي أمبير، السكون: 2  ميكرو أمبير، السبات: 300  غ
يتطلب مكعب ثلج وكبسولات مرنةSWD مدمج، تصحيح الأخطاءJTAG مدمج، SWD، SWV، تصحيح الأخطاء، تتبع
مجموعة تطوير CY8CKIT-001مجموعة تطوير CY8CKIT-001، مجموعة تطوير CY8CKIT-030طقم بايونير CY8CKIT-040 4000، طقم بايونير CY8CKIT-042 4200

مجموعة النماذج الأولية CY8CKIT-043 4200M

طقم بايونير CY8CKIT-044 4200M

طقم بايونير CY8CKIT-046 4200L، طقم نموذج أولي CY8CKIT-049 4100

مجموعة تطوير CY8CKIT-001، مجموعة تطوير CY8CKIT-050، مجموعة نماذج أولية CY8CKIT-059طقم بايونير CY8CKIT-062-BLE

أدوات التطوير

مصمم PSoC

هذا هو الجيل الأول من بيئة التطوير المتكاملة (IDE) لتصميم وتصحيح وبرمجة أجهزة PSoC 1. وقد قدم ميزات فريدة، بما في ذلك مكتبة من الأجهزة الطرفية التناظرية والرقمية المُعَيَّرة مسبقًا في بيئة تصميم تعتمد على السحب والإفلات، والتي يمكن تخصيصها لتلبية احتياجات تصميم محددة من خلال الاستفادة من مكتبات واجهات برمجة التطبيقات (API) المُولَّدة ديناميكيًا.

صورة للوحة تطوير PSoC Express رقم 1 من عام 2004
لوحة تطوير PSoC Express 1 من عام 2004

مبتكر PSoC

يُعدّ PSoC Creator بيئة تطوير متكاملة (IDE) من الجيل الثاني لتصميم وتصحيح وبرمجة أجهزة PSoC 3/4/5. تجمع هذه البيئة بين محرر تصميم رسومي سهل الاستخدام، مما يُشكّل بيئة تصميم مشتركة قوية بين البرمجيات والأجهزة. يتكون PSoC Creator من وحدتين أساسيتين. يُمكّن البرنامج المستخدم من اختيار وتكوين وتوصيل الدوائر الموجودة على الشريحة والمكونات التي تُعادل الأجهزة الطرفية على وحدات التحكم الدقيقة (MCUs). ما يُميّز PSoC هو إمكانية إنشاء أجهزة طرفية خاصة بتطبيقات مُحددة على مستوى الأجهزة. تُصدر شركة Cypress حزم مكونات عدة مرات في السنة، مما يُتيح لمستخدمي PSoC الحصول على أجهزة طرفية جديدة لأجهزتهم الحالية دون أي تكلفة إضافية أو الحاجة إلى شراء أجهزة جديدة. كما يُتيح PSoC Creator حرية كبيرة في تخصيص الأجهزة الطرفية لمنافذ الإدخال/الإخراج.

كورتكس-إم

أدوات تطوير ARM العامة لـ PSoC 4 و PSoC 5.

الوثائق

PSoC 4 / 5

إن كمية الوثائق الخاصة بجميع رقائق ARM هائلة، خاصةً للمبتدئين. يمكن بسهولة تلخيص وثائق المتحكمات الدقيقة من العقود الماضية في وثيقة واحدة، ولكن مع تطور الرقائق، ازداد حجم الوثائق. ويصعب استيعاب الوثائق الكاملة لرقائق ARM تحديدًا، لأنها تتألف من وثائق من الشركة المصنعة للدوائر المتكاملة ( Cypress Semiconductor ) ووثائق من مورد نواة المعالج ( ARM Holdings ).

يتكون هيكل التوثيق النموذجي من أعلى إلى أسفل مما يلي: موقع الشركة المصنعة، وشرائح التسويق الخاصة بالشركة المصنعة، وورقة بيانات الشركة المصنعة للشريحة المادية المحددة، ودليل مرجعي مفصل من الشركة المصنعة يصف الأجهزة الطرفية الشائعة وجوانب عائلة الشريحة المادية، ودليل المستخدم العام لنواة ARM، ودليل المرجع التقني لنواة ARM، ودليل مرجع بنية ARM الذي يصف مجموعة (مجموعات) التعليمات.

شجرة توثيق PSoC 4 / 5 (من الأعلى إلى الأسفل)
  1. موقع PSoC الإلكتروني.
  2. شرائح تسويقية لبرنامج PSoC.
  3. ورقة بيانات PSoC.
  4. كتيبات مرجعية لبرنامج PSoC.
  5. موقع ARM الأساسي.
  6. دليل المستخدم العام لنواة ARM.
  7. دليل مرجعي تقني لنواة ARM.
  8. دليل مرجعي لبنية ARM.

لدى شركة Cypress Semiconductor وثائق إضافية، مثل: أدلة استخدام لوحات التقييم، وملاحظات التطبيقات، وأدلة البدء، ووثائق مكتبة البرامج، وقوائم الأخطاء، وغيرها. راجع قسم الروابط الخارجية للاطلاع على روابط وثائق PSoC وARM الرسمية.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ رويترز: "سايبرس تصل إلى نصف مليار شحنة من أجهزة نظام على شريحة قابلة للبرمجة PSoC" 2009
  2. ↑ سيركت سيلر: "تحدي تصميم PSoC لعام 2002"
  3. ↑ "أصبحت رقائق السيليكون المُؤهلة بالكامل لإنتاج أول مجموعتين من منتجات PSoC® 4 من شركة Cypress متاحة الآن" . yahoo.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 أبريل 2018 .
  4. ↑ شركة Cypress Semiconductor. "تقدم Cypress مجموعة متكاملة من حلول PSoC المرنة بمعالجات ARM Cortex-M0 وCortex-M0+ لاستبدال منصات 8 بت و16 بت القديمة" . www.prnewswire.com (بيان صحفي) . تاريخ الاطلاع: 4 مارس 2016 .
  5. ↑ "شركة إنفينون تكنولوجيز تُكمل استحواذها على شركة سايبرس سيميكوندكتور - أخبار" . eepower.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 يوليو 2026 .
  6. ↑ جورجيادس، إيما (16 أبريل 2020). "شركة إنفينون تكنولوجيز إيه جي تُكمل عملية الاستحواذ على شركة سايبرس سيميكوندكتور" . عالم السيارات . تم الاطلاع عليه في 6 يوليو 2026 .
  7. ↑ "أجهزة طرفية مخصصة تحيط بمنصة Cortex-M0" . 16 أبريل 2013.
  8. ↑ "مجموعة بايونير PSoC 6 CY8CKIT-062 - سايبرس - ديجي كي" . www.digikey.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 أبريل 2018 .
  9. ↑ "PSoC® 4 BLE (Bluetooth Smart)" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 فبراير 2015 .
  10. ↑ "شركة Cypress تقدم شريحة BLE، إليك ما تحتاج إلى معرفته" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 فبراير 2015 .

للمزيد من القراءة

الوثائق الرسمية لـ PSoC

وثائق ARM الرسمية لبرنامج PSoC 4 / 5

آخر