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MCU中的奇美拉——Cypress PSoC6系列评测之一

MCU CYPRESS PSoC6 BLE 超低功耗

2022-01-04
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作者：zhanzr
来源：21ic

[导读]
据称是业内最低功耗的M4内核MCU产品，同时具有双核结构和诸多可编程模拟与数字外设，结合强大的PSoC Creator，这次的PSoC6的体验可谓是非常酣畅。

图 PSoC 6系列的几个子系列,而此次评测的先锋套件板载的是PSoC 63最高端的版本

图几个子系列的定位

Cypress的想法是,这个系列全用来开发IoT产品,比如一个可穿戴设备的构成:

图可穿戴应用框架

跟目前已有的一些解决方案相比,这种方案有以下优点:

· 内置资源丰富,比如BLE内置,PDM/PCM, 触摸感应功能全都内置;

· 有可编辑的数字逻辑单元UDB类似于PLD,事实上UDB也不仅仅可以应用在此方案;

· 模拟外设集成度高,比如比较器，ADC,OpAmp等可大大降低产品体积;

再看一张PSoC 6的系统框图:

图 PSoC 6系统框图

硬件方面,暂时只说这么多了.因为组成这个芯片的部件可能很多工程师都是了解的.但是其优点,其创新之处通过开发过程与应用才能更好体现出来.

软件开发

刚刚说了,这芯片系列属于还烫手的刚出蒸锅的包子.甚至乎连开发工具目前只有Beta版本.

Cypress公司当家的开发工具叫做: PSoC Creator,目前正式版本是4.1. 如果读者想开发PSoC 6的应用,请不要下载4.1的版本.要下载4.2的Beta版本,只有这个版本才能支持PSoC 6的开发:

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

简单而言,PSoC Creator(以下简称Creator)是一个IDE,但是比常规的IDE功能要多,因为耦合了不少只属于该公司芯片特点的专用功能.除了普通的用法,即仅仅使用Creator进行开发,官方的教程中有该工具与其他工具配合的另外一种用法,与第三方的IDE混合使用:

图 Creator使用流程

另外如果用户如果只想使用PDL(Cypress公司的外设库,相当于其他公司的HAL库),也可以完全不用Creator:

图仅仅使用第三方工具开发

这些灵活性当然是由于模块化设计的思想的丰硕成果,但是对于一般的用户来讲,最好不要玩这些花式开发.因为有很多功能只有Creator才有,再说除非有特别的理由,也没有必要把一堆工具切换来切换去的.来一张Creator的截图:

图 Creator截图

看到电路图没有,Creator的Style就是先画电路图,生成代码再开始软件开发.如果还要开发UDB,就还得搞HDL开发.事实上Cypress公司的器件对设计者带来了新的挑战,当然越灵活,可能性越大.设计者应该加强自身能力的培养,拥抱这种灵活性.

双核开发的迷思

双核开发,说起来很简单,但是一旦做起来又感觉到处都是不确定性因素.目前桌面电脑/服务器/手机等高端一点的设备早就进入多核心的时代.但是嵌入式领域,多核心编程属于很新的内容.就本人知识而言,目前推出多核心架构的深度嵌入式产品目前还不多.

就事论事,本PSoC 6 BLE Pioneer Kit开发板子上的主控CY8C6347BZI-BLD53拥有两个内核:

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

为甚么要弄两个核心呢,M4的性能强,M0+的功耗低,所以两者结合.在需要高性能的时候,开M4计算,需要使用频率高的监控采样时就开M0+.比如很多工业类的应用,很多无线通信协议(BLE就是一个例子)都需要频繁监控,回应,采样.这种场合,M4处理器经常醒来处理就不大节省功耗.单核心的架构中,内核在需要快速处理的时候醒来快速处理完马上回到休眠状态,这是经典设计.但是随着嵌入式系统的复杂性日益增长,多核心的必要性已经来临.目前作者知道的多核心嵌入式系统产品:

· 英飞凌的Aurix处理器,多核心的动机是提升性能的同时增加系统的冗余性,毕竟汽车类电子安全相当重要;

· NXP的i.MX6系列,属于Cortex A+Cortex M的架构,Cortex M只是打杂处理非常简单的任务,属于比较偏门的多核心;

· NXP的LPC系列的某些型号,Cortex M4+Cortex M0的架构,与本文主角PSoC6类似，但是PSoC6采用的芯片工艺及芯片架构和设计特色不是LPC系列所抗衡的;

· 上海乐鑫的ESP32有多核心的版本,一个处理业务,一个处理网络通信类;

至于桌面上的电脑,大多采用对称式的多核心,分担任务,因为目前的工艺在提升速度已经快到极限了;手机上的大多采用非对称式的多核心,也就是Little.Big模式,大多数时间只有Little内核运行以节省功耗,游戏视频则启用Big内核.PSoC 6的多核心类似于手机上的Little.Big模式.