基于PSoC的V/F轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)

摘要：介紹一種可編程系統(tǒng)芯片PSoC(Programmable System on-Chip)的主要功能，邏輯結(jié)構(gòu)及其系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。分析了V/F轉(zhuǎn)換器的基本原理，提出了在傳統(tǒng)V/F轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)上，通過使用PSoC上的數(shù)模混合信號(hào)陣列芯片實(shí)現(xiàn)壓頻轉(zhuǎn)換的功能。相比傳統(tǒng)技術(shù)，新設(shè)計(jì)方式易于多功能集成，簡(jiǎn)化了外圍電路，具有成本低廉，精度高，功耗低，可靠性好的優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵字：PSoC V/F轉(zhuǎn)換器 數(shù)?；旌闲盘?hào)陣列芯片

1 引言

由美國(guó)賽普拉斯(CYPRESS)公司推出的可編程片上系統(tǒng)(PSoC)混合信號(hào)陣列是一款完整的系統(tǒng)級(jí)解決方案。該芯片包括可配置的數(shù)字和模擬外設(shè)，8位微控制器和三種嵌入式存儲(chǔ)器。與傳統(tǒng)單片機(jī)的根本區(qū)別在于PSoC內(nèi)部集成的數(shù)字和模擬模塊是可配置的，可以根據(jù)不同設(shè)計(jì)要求調(diào)用不同的數(shù)字和模擬模塊，完成芯片內(nèi)部的功能設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)使用一塊芯片就可以配置成具有多種不同外圍元器件的微控制器，真正實(shí)現(xiàn)了微控制器的通用可配置。PSoC最大限度的將設(shè)計(jì)的靈活性與易用性相結(jié)合，大大提高了開發(fā)效率，降低了系統(tǒng)開發(fā)的復(fù)雜性和費(fèi)用，同時(shí)增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。

1.1 PSoC內(nèi)部結(jié)構(gòu)

PSoC微控制器集成了一個(gè)快速8比特的CPU，8~16KB的Flash程序存儲(chǔ)器，SRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，以及數(shù)字和模擬模塊。

PSoC有8個(gè)數(shù)字模塊（4通訊能力）和12個(gè)模擬模塊（4連續(xù)時(shí)間型和8開關(guān)電容式）。數(shù)字模塊可被配置為計(jì)時(shí)器，控制器或串行通訊端口。模擬模塊可以通過連接需要的寄存器，設(shè)置合適的運(yùn)算放大器電路，編程實(shí)現(xiàn)放大器，濾波器，比較器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器等功能。入圖一所示。

1.2 PSoC軟件工具

PSoC Desinger是基于Windows的軟件開發(fā)工具。包括器件編輯器，應(yīng)用程序編輯器，調(diào)試器。器件編輯器：選擇，放置和配置用戶模塊，資源和引腳；應(yīng)用程序編輯器：包括C編譯程序，匯編程序，庫管理程序；調(diào)試器：支持在線仿真，設(shè)置斷點(diǎn)并進(jìn)行跟蹤。

(圖一)

2 工作原理

V/F轉(zhuǎn)換是將被測(cè)物理量經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成與被測(cè)信號(hào)成比例的連續(xù)變化的電壓(或電流)量，再轉(zhuǎn)換為電壓〔或電流)的脈沖頻率(f)或周期(T)。根據(jù)電荷平衡式可知，輸出頻率 ，說明輸人電壓 與f存在線性函數(shù)關(guān)系。在PSoC中，使用連續(xù)時(shí)間模塊(CT)和一個(gè)開關(guān)電容模塊(SC)就可以實(shí)現(xiàn)V/F轉(zhuǎn)化。

V/F 轉(zhuǎn)換器的原理圖如圖二所示。

（圖二）