● 摘要
电子设备正不断向小型化、高灵活性、低功耗的方向发展,这就要求在设计制造这些设备的时候更多地采用集成度高的电子器件。数字器件的集成目前已经达到很高的水品,但集成模拟电路的器件却不多。对于需要模拟信号处理功能的系统来说,使用集成模拟功能的器件无疑能够进一步提升系统的集成度,达到减小体积,降低功耗的目的。PSoC(Programmable System on Chip)芯片是Cypress公司新型的数模混合信号处理芯片,它除了包含8位的处理器内核外,最大的特点就是含有功能可配置的数字模块和模拟模块。这使得PSoC能够在一块芯片上完成以往需要在许多数字和模拟器件组合才能完成的工作,与传统的设计方案相比,采用PSoC的新设计可以在保持较高系统性能的同时,大幅度减小系统体积、降低成本、缩短开发周期。 本论文主要研究了两方面内容,第一部分是数模混合芯片PSoC评估系统的设计。介绍了当前系统集成的新趋势和PSoC的特点以及PSoC与传统微控制器和其他以数字功能为主的片上系统的区别。重点说明了基于PSoC芯片的数模混合信号评估系统的硬件平台设计。详细讨论了评估系统中的硬件实现结构,然后分别研究了评估系统中外部设备和具体的驱动程序编写,包括了I2C总线,键盘,液晶模块,USB接口和以太网接口。最后介绍了针对PSoC的学习和开发编写的示例代码。 第二部分,论文介绍了光纤氢传感系统的基本原理,并在此PSoC评估系统的基础上给出了系统实现的整体方案。本论文介绍了光纤氢传感系统中涉及到的高精度信号处理硬件电路以及如何将各种功能集成到PSoC中,主要包括模拟信号的调理、模数转换、数字信号处理。详细介绍了这些功能在PSoC中的实现方法、资源配置、参数设置、设计中的注意事项等, 从理论上分析了系统的性能。 论文最后对本设计进行了总结,说明了PSoC评估系统的在PSoC开发中用途和效果。将基于PSoC的光纤氢传感系统同传统方案进行了对比,指出了它与传统设计方案相比所具有的优点和缺点。
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