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MCU中的奇美拉——Cypress PSoC6系列評測之一

MCU CYPRESS PSoC6 BLE 超低功耗

2022-01-04
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作者：zhanzr
來源：21ic

[導(dǎo)讀]
據(jù)稱是業(yè)內(nèi)最低功耗的M4內(nèi)核MCU產(chǎn)品，同時具有雙核結(jié)構(gòu)和諸多可編程模擬與數(shù)字外設(shè)，結(jié)合強大的PSoC Creator，這次的PSoC6的體驗可謂是非常酣暢。

圖 PSoC 6系列的幾個子系列,而此次評測的先鋒套件板載的是PSoC 63最高端的版本

圖幾個子系列的定位

Cypress的想法是,這個系列全用來開發(fā)IoT產(chǎn)品,比如一個可穿戴設(shè)備的構(gòu)成:

圖可穿戴應(yīng)用框架

跟目前已有的一些解決方案相比,這種方案有以下優(yōu)點:

· 內(nèi)置資源豐富,比如BLE內(nèi)置,PDM/PCM, 觸摸感應(yīng)功能全都內(nèi)置;

· 有可編輯的數(shù)字邏輯單元UDB類似于PLD,事實上UDB也不僅僅可以應(yīng)用在此方案;

· 模擬外設(shè)集成度高,比如比較器，ADC,OpAmp等可大大降低產(chǎn)品體積;

再看一張PSoC 6的系統(tǒng)框圖:

圖 PSoC 6系統(tǒng)框圖

硬件方面,暫時只說這么多了.因為組成這個芯片的部件可能很多工程師都是了解的.但是其優(yōu)點,其創(chuàng)新之處通過開發(fā)過程與應(yīng)用才能更好體現(xiàn)出來.

軟件開發(fā)

剛剛說了,這芯片系列屬于還燙手的剛出蒸鍋的包子.甚至乎連開發(fā)工具目前只有Beta版本.

Cypress公司當(dāng)家的開發(fā)工具叫做: PSoC Creator,目前正式版本是4.1. 如果讀者想開發(fā)PSoC 6的應(yīng)用,請不要下載4.1的版本.要下載4.2的Beta版本,只有這個版本才能支持PSoC 6的開發(fā):

https://community.cypress.com/servlet/JiveServlet/downloadBody/13747-102-6-14783/CY8CKIT062BLESetup.zip

簡單而言,PSoC Creator(以下簡稱Creator)是一個IDE,但是比常規(guī)的IDE功能要多,因為耦合了不少只屬于該公司芯片特點的專用功能.除了普通的用法,即僅僅使用Creator進(jìn)行開發(fā),官方的教程中有該工具與其他工具配合的另外一種用法,與第三方的IDE混合使用:

圖 Creator使用流程

另外如果用戶如果只想使用PDL(Cypress公司的外設(shè)庫,相當(dāng)于其他公司的HAL庫),也可以完全不用Creator:

圖僅僅使用第三方工具開發(fā)

這些靈活性當(dāng)然是由于模塊化設(shè)計的思想的豐碩成果,但是對于一般的用戶來講,最好不要玩這些花式開發(fā).因為有很多功能只有Creator才有,再說除非有特別的理由,也沒有必要把一堆工具切換來切換去的.來一張Creator的截圖:

圖 Creator截圖

看到電路圖沒有,Creator的Style就是先畫電路圖,生成代碼再開始軟件開發(fā).如果還要開發(fā)UDB,就還得搞HDL開發(fā).事實上Cypress公司的器件對設(shè)計者帶來了新的挑戰(zhàn),當(dāng)然越靈活,可能性越大.設(shè)計者應(yīng)該加強自身能力的培養(yǎng),擁抱這種靈活性.

雙核開發(fā)的迷思

雙核開發(fā),說起來很簡單,但是一旦做起來又感覺到處都是不確定性因素.目前桌面電腦/服務(wù)器/手機等高端一點的設(shè)備早就進(jìn)入多核心的時代.但是嵌入式領(lǐng)域,多核心編程屬于很新的內(nèi)容.就本人知識而言,目前推出多核心架構(gòu)的深度嵌入式產(chǎn)品目前還不多.

就事論事,本PSoC 6 BLE Pioneer Kit開發(fā)板子上的主控CY8C6347BZI-BLD53擁有兩個內(nèi)核:

Cortex M4(最高150MHz)
Cortex M0+(最高跑100MHz)

為甚么要弄兩個核心呢,M4的性能強,M0+的功耗低,所以兩者結(jié)合.在需要高性能的時候,開M4計算,需要使用頻率高的監(jiān)控采樣時就開M0+.比如很多工業(yè)類的應(yīng)用,很多無線通信協(xié)議(BLE就是一個例子)都需要頻繁監(jiān)控,回應(yīng),采樣.這種場合,M4處理器經(jīng)常醒來處理就不大節(jié)省功耗.單核心的架構(gòu)中,內(nèi)核在需要快速處理的時候醒來快速處理完馬上回到休眠狀態(tài),這是經(jīng)典設(shè)計.但是隨著嵌入式系統(tǒng)的復(fù)雜性日益增長,多核心的必要性已經(jīng)來臨.目前作者知道的多核心嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品:

· 英飛凌的Aurix處理器,多核心的動機是提升性能的同時增加系統(tǒng)的冗余性,畢竟汽車類電子安全相當(dāng)重要;

· NXP的i.MX6系列,屬于Cortex A+Cortex M的架構(gòu),Cortex M只是打雜處理非常簡單的任務(wù),屬于比較偏門的多核心;

· NXP的LPC系列的某些型號,Cortex M4+Cortex M0的架構(gòu),與本文主角PSoC6類似，但是PSoC6采用的芯片工藝及芯片架構(gòu)和設(shè)計特色不是LPC系列所抗衡的;

· 上海樂鑫的ESP32有多核心的版本,一個處理業(yè)務(wù),一個處理網(wǎng)絡(luò)通信類;

至于桌面上的電腦,大多采用對稱式的多核心,分擔(dān)任務(wù),因為目前的工藝在提升速度已經(jīng)快到極限了;手機上的大多采用非對稱式的多核心,也就是Little.Big模式,大多數(shù)時間只有Little內(nèi)核運行以節(jié)省功耗,游戲視頻則啟用Big內(nèi)核.PSoC 6的多核心類似于手機上的Little.Big模式.