基于嵌入式PsoC的MCU选色控制器设计

*串行接收（serial receiver）;

*SPI主端（SPI Master）;

*SPI从端（SPI Slave）。

使用模拟block可配置：

*多极滤波器（multi-pole filters）;

*放大器（gain stages）;

*数模转换（DACs）;

*模数转换（ADCs）。

在模块功能设计方面，Cypress公司把各种常用处理器的外围器件作为设计Module的标准，把芯片内数字和模拟block资源组配成标准的功能模块（module），并把这些功能模块存储在器件库中。用户通过使用其提供的集成开发平台（IDE），调用这些功能模块、设定模块时钟输入，配置全局变量和局部变量，设定用户功能参数，完成功能模块的配置。另外，这些功能模块还可以相互连接，以完成更加复杂的功能。因此，通过合理的配置数字和模拟block就可以在片内实现大部分外围器件的工作。并且，由于设定的参数量存储在片内Flash中，因此，无论是在设计之初，还是在产品应用现场，工程师均通过软件重新配置数字和模拟block参数，从而增加/删除功能模块，定义输入/输出引脚，完成硬件升级。这就是可编程嵌入式片上系统的动态重新配置能力（Dynamic ReConfigurability）。因此，可配置片上系统（PSoC）允许用户根据自己的需求，定义整个系统所需要的功能模块的种类和数量，分配芯片的资源，完成芯片内部的功能配置。

对于本控制系统来说，可以利用其内部的多个定时器功能模块，完成各个动作之间的间隔和定时，从及复杂的逻辑关系；利用A/D、PGA模块，实现键盘输入等功能；利用液晶模块，实现参数的显示等功能；利用PsoC具有I/O多的特点，可以方便地实现对多个开关信号量的控制。因此，利用PsoC就可以实现使用一块芯片来配置多种不同外围元器件微控制器。建立一种可配置控制器，可以实现从确定系统功能开始，到软/硬件划分，并在片内完成整个选色控制器的设计过程。

本系统使用PSoC微控制器具有三个明显优势：①通过使用数字和模拟block配置不同的外围器件，大量的外围器件可以设计成SoC；②通过使用内部总线连接用户所选的功能，用户可以建立实际系统信号链，减少大量的外部线路，甚至可以重新分配输入/输出引脚，帮助优化电路板的布局；③最大的益处是它可以实时重新定义模块功能，迅速完成硬件升级，能够适应非常复杂的实时控制需求，同时增强系统的可靠性和抗干扰能力。

1.2 确定总体控制方案

选色控制方式是一种典型的顺序控制方式。顺序控制是工业自动控制系统中一种常见的控制方式，其控制系统一般具有以下一些特性：开关信号量多、定时范围大、逻辑关系复杂、可靠性要求高等。因此，在总体方案设计时必须考虑其控制特点。

PSoC微处理器的所有输入/输出引脚都可以申请中断，各个内部数字和模拟模块也可以申请中断。因此本系统可以根据要求，方便灵活地申请执行多个中断。

经过对上述各项认真分析后，就可以画出整个系统的概略框图。本选色控制系统是由存储器、输入/输出电路、液晶显示模块、键盘电路等部件构成，其系统组成如图1所示。

1.3 具体硬件设计方案

进入具体设计阶段，必须认真考虑和反复权衡硬件和软件的分工及比例。

硬件和软件设计过程必须同时进行，两者相辅相成。对于本控制系统的设计来说，由于大部分外围器件的功能是在微控制器片内实现的，因此，外部硬件的主要工作集中在输入/输出接口设计上，而输入/输出接口设计又往往和控制程序交织在一起。此外，存储器的连接和扩充也是必做的工作。

硬件设计过程中，器件应注意筛选，在布线和安排时，注意制作技术和装配技术，以克服电气干扰。下面就是具体的硬件设计：在单片配备8位液晶显示器，2×4的键盘，8KB的存储器。输入/输出都采用光电隔离，每一路输出还经过功率放大。

（1）PSoC微控制器

PSoC微控制器控制系统中最主要的部件，它完成对输入信