Este documento se refere a um descrição detalhada para o uso da plataforma de desenvolvimento CY8CKIT-001 PSoC desenvolvido por Cypress Semiconductor.

Nela é possível fazer a prototipação de diferentes projetos utilizando arquiteturas PSoC 1, PSoC 3, PSoC 4 e PSoC 5LP.

Será possível entender o básico/essencial da tecnologia PSoC, os programas que compõe o processo de desenvolvimento e a prática de exemplos simples com instruções passo a passo.

O kit possui as famílias de processadores PSoC CY8C28, CY8C38 e CY8C58LP e também uma placa de desenvolvimento onde os processadores são conectados exibidos respectivamente abaixo.

 

 

Este relatório, em especial, utilizará o processador CY8C38, exibido na, para a realização do trabalho prático.

Com o CY8C38 é possível desenvolver projetos com alta precisão analógica, lógica digital e de baixa potência com uma alta performance no processador, tudo controlado utilizando o PSoC 3. Com ele é possível criar combinações com vários periféricos tornando seus propósitos finais muito abrangentes e de grande confiabilidade [1].

PSOC: Fundamentação Teórica e Técnica

Teoria da Tecnologia SoC e PSoC

Os Circuitos em uma Pastilha/Placa (System On a Chip, SoC), são circuitos que incorporam diferentes recursos em apenas um componente. É possível substituir diversos chips que seriam utilizados em um eletrodoméstico, por exemplo, por um único chip com recursos disponíveis para controlar tudo que for necessário no no eletrodoméstico [2].

SoC é um conceito da área de sistemas embarcados que é classificado como uma tecnologia que é constituída pela junção de todos os componentes básicos de um sistema eletrônico em um único circuito integrado. O SoC é completamente programável e integrado com um microcontrolador. Possuem a característica de interagir com sinais digitais, analógicos, processamento de sinais mistos e também de radiofrequência tudo num único chip poupando tempo e custo do projeto para desenvolver um protótipo (ou interligar microcontroladores diferentes) que satisfaça as necessidades do projeto final.

Utiliza a arquitetura Harvard no qual veio com o intuito de trabalhar o problema da necessidade de um microcontrolador trabalhar mais rápido. Sua principal diferença em relação a arquitetura de Von-Neumann (conceito que propõe outros aspectos na arquitetura no qual trará diferença significativa no desempenho da máquina) que é presente na maioria dos computadores atuais, é que ele (Harvard) usa duas memórias separadas. Uma para memória de dados e outra para memória de controle podendo acessá-las simultaneamente e separadamente dos outros componentes do computador.

SoC é definido pela empresa pesquisadora de mercados Dataquest como “um dispositivo com mais de 100,000 portas lógicas que incorpore ao menos um core programável e uma memória no chip“. Afirma-se também que processadores de sinais, codificadores, amplificadores operacionais teriam que ser produzidos com módulos de processamento separados se não existisse o SoC e que em função de tudo isso uma parte da disponibilidade de equipamentos como celular, câmeras digitais e outros também foram pela tecnologia SoC.

Dentre os diversos microcontroladores existentes com a tecnologia SoC, a empresa Cypress Semiconductor Corporation criou um chamado PSoC com uma flexibilidade elevada, baixo custo com uma enorme disponibilidade de ferramentas de desenvolvimento gratuitas. É composto de um núcleo, analógico configurável e blocos digitais, e encaminhamento programável e interconexão. É um microcontrolador que contém tudo o que é preciso para construir um sistema completo de aquisição, tratamento e comunicação de dados. Permite-se trabalhar com frequências de clock variadas por meio de um oscilador interno.

PSoC mais se assemelha a um microcontrolador de 8 bits combinado com um PLD e analógico programável. Como ele é um sistema misto, o código é executado para interagir com as funções periféricas especificadas pelo usuário (chamados de “componentes”), usando APIs gerados automaticamente e interromper rotinas. Ele possui possui inúmeros recursos que interage o mundo digital e analógico num só circuito. É possível, com o uso de um PSoC, utilizar temporizadores, contadores, PWM, RAM, ROM, timers interfaces de comunicação entre outros recursos digitais e dos analógicos é possível usar filtros, conversores, comparadores e inúmeros outros [2].

O processo de verificação e compilação de qualquer projeto torna o diferencial de implementação de uma placa ASIC de um PSoC. Uma placa ASIC, o projetista deveria desenvolver todo o projeto já pensando na estrutura e componentes da placa utilizando componentes lógicos para este. Nesta execução, exite uma série de precauções que devem ser tomadas para que a placa funcione perfeitamente.
Já o PSoC funciona de forma simplificada facilitando o trabalho duro do projetista.

O fluxograma exibe que ele realiza primeiro uma verificação e compilação do código de linguagem de alto nível para baixo nível. Após a tradução do código, ele realiza o envio à placa de acordo com a tecnologia no qual ela trabalha.

O projeto em alto nível que não for compilado indica erros e este não será enviado enquanto tais problemas não forem resolvidos. Porém, o projeto que for compilado e for impossível de ser enviado à placa devido sua natureza será barrado no envio para o microprocessador (Por exemplo um projeto que utilize mais recursos que a placa oferece ou mesmo um componente não exista como ser executado na placa).

Vantagens e Desvantagens

Vantagens:

• Compactação de grandes recursos num só chip;
• Grande poder de resposta;
• Gasto reduzido de potência consumida;
• Ganho no tamanho reduzido da área do PSoC.

Desvantagens:

• Placas On Chip não podem ser alteradas (aumentar seus recursos adicionando módulos);

Itens do kit CY8CKIT-001 PSoC

O kit contém os seguintes equipamentos:

• Placa de desenvolvimento PSoC;
• Módulo de processador da família PSoC CY8C28;
• Módulo de processador da família PSoC CY8C38;
• Módulo de processador da família PSoC CY8C58LP;
• Ferramenta de programação e debug MiniProg3;
• Cabo USB;
• Adaptador de energia 12-V;
• Cabo de fita JTAG;
• Pacote de fios;
• Documentação impressa:
  • Guia rápido;
  • Esquemático, diagrama de bloco e pinos do PSoC da placa de desenvolvimento PSoC.
• PSoC 1 DVD (contém instaladores do kit de desenvolvimento localizado na pasta \PSoC Development Kit CY8C28):
  • PSoC DesignerTM IDE;
  • Software de Programação do PSoC;
  • CY8C28 datasheets;
  • Notas de lançamento do kit;
  • Notas de lançamento do Software;
  • Arquivos de códigos exemplares, firmware e documentação.
• PSoC 3 e PSoC 5LP DVD (contém instaladores do kit de desenvolvimento localizado na pasta \CY8CKIT-009A para o módulo PSoC 3 e instaladores do kit de desenvolvimento localizado na pasta \CY8C58LP Family Processor Module para PSoC 5LP module kit):
  • PSoC CreatorTM IDE;
  • Software de Programação PSoC;
  • Notas de lançamento do kit;
  • Notas de lançamento do Software;
  • Arquivos de códigos exemplares, firmware e documentação.

Instalação dos Softwares

O kit de desenvolvimento possui dois DVDs no qual são itens essenciais para o desenvolvimento de projetos na placa.

A Cypress afirma que todo ferramental de software que for necessário para que a placa funcione perfeitamente em qualquer projeto, ou seja, todos os procedimentos para compilação e transferência do programa para a placa estão nos DVDs inclusos no kit. Assim, somente é requerido que se instale o programa responsável pelo funcionamento de cada processador que será utilizado para que o projeto possa ser iniciado.

Observação: Antes da instalação, é importante lembrar que o usuário deve ser um administrador do sistema e que a placa e seus componentes deve estar DESCONECTADA do computador.

Cada instalador utiliza compiladores diferentes para cada processador. Por exemplo, para compilar programas no PSoC 3, é necessário o DP8051 Keil 9.51 e para o PSoC 5LP é necessário o compilador GNU GCC 4.7.3. Assim, é necessário instalar o software referente ao PSoC que será utilizado.

O software a ser instalado necessita que o sistema operacional utilizado seja o Microsoft Windows XP ou superior e que já esteja pré-instalados os programas:

• Microsoft .NET Framework:Disponível em: http://www.microsoft.com/net;
• Adobe Acrobat Reader: Disponível em: http://get.adobe.com/br/reader/.

PSoC 1 – CY8C28

Para utilizar o PSoC 1 pertencente a família de processadores CY8C28 (DVD PSoC 1) é necessário utilizar os programas:

• PSoC Designer 5.3 ou superior;
• PSoC Programmer 3.16 ou superior.

PSoC 3 – CY8C38 e PSoC 5LP – CY8C58LP

Para utilizar os processadores PSoC 3 ou PSoC 5LP das famílias de processadores CY8C38 (DVD PSoC 3) e CY8C58LP (DVD PSoC 5LP) respectivamente, é necessário:

• PSoC Creator 3.0 ou superior;
• PSoC Programmer 3.19.1 ou superior.

PSoC Creator

O programa Cypress PSoC Creator é um local onde pode ser desenvolvido os projetos iniciais para a execução da placa. A desenvolvedora classifica-o como um sendo um estado da arte e IDE (Integrated Development Environment, um ambiente integrado para desenvolvimento de software) de fácil utilização que introduz um ambiente de design de hardware e software com base na inserção de esquemas clássicos e revolucionária metodologia de construção de projetos [1].

Com o PSoC Creator é possível [1]:

• Criar e compartilhar periféricos personalizados definidos pelo desenvolvedor utilizando desenhos esquematizados de forma hierárquica;
• Definir automaticamente local e rota dos componentes na compilação;
• Selecionar determinados componentes e integrar lógica simples normalmente localizados em multiplexadores discretos;
• Trade off (podendo ser traduzindo como ‘perde de um lado, ganha de outro’) considerando aspectos de design hardware e de software, permitindo que seja possível concentrar no ponto mais crítico na geração do código que será enviado ao processador e assim projetando vistando o futuro do projeto tal como o desenvolvimento para sistemas críticos ou em massa para o comércio por exemplo.

O software também permite utilizar inúmeras ferramentas de determinados ambientes/propósitos no qual estão prontas e otimizadas para o seu uso.

Atualização dos Softwares

Antes de qualquer ação no programa/placa, deve-se sempre atualizar os softwares. Assim, todos os projetos terão recursos cada vez mais eficientes e seguros além da amplitude de adição de recursos a cada atualização.

Então, junto com todos os programas instalados, também há um incluso para a verificação e atualização destes.

Atenção: Após a instalação, abra o software de verificação de versões e atualize todos para a versão mais recente.

Instalação do Hardware

A instalação do hardware é plug and play. Ou seja, ao conectar os dispositivos no computador, todos os drivers serão instalado automaticamente.

Atenção: O momento exato de conectar a placa no computador é dito na continuação deste blog onde ensina-se a realizar um blink num Led.

Bibliografia

[1] – Cypress Semiconductor. CY8CKIT-030 – PSoC 3 Development Kit Guide Doc. # 001-61038 Rev. *H. Publicado em: 2013. Acessado em: 27 fev. 2015.

[2] – Vicente, E. M. et al. Desenvolvimento de um sistema controlado de sinais mistos para a substituição do TCA785 – Anais do XIX Congresso Brasileiro de Automática, CBA 2012. Acessado em 20/01/14. Disponível em: http://www.eletrica.ufpr.br/anais/cba/2012/Artigos/100160.pdf