基于PSoC的V/F转换器实现

摘要：介绍一种可编程系统芯片PSoC(Programmable System on-Chip)的主要功能，逻辑结构及其系统实现。分析了V/F转换器的基本原理，提出了在传统V/F转换器的基础上，通过使用PSoC上的数模混合信号阵列芯片实现压频转换的功能。相比传统技术，新设计方式易于多功能集成，简化了外围电路，具有成本低廉，精度高，功耗低，可靠性好的优点。
关键字：PSoC V/F转换器 数模混合信号阵列芯片

1 引言

由美国赛普拉斯(CYPRESS)公司推出的可编程片上系统(PSoC)混合信号阵列是一款完整的系统级解决方案。该芯片包括可配置的数字和模拟外设，8位微控制器和三种嵌入式存储器。与传统单片机的根本区别在于PSoC内部集成的数字和模拟模块是可配置的，可以根据不同设计要求调用不同的数字和模拟模块，完成芯片内部的功能设计，实现使用一块芯片就可以配置成具有多种不同外围元器件的微控制器，真正实现了微控制器的通用可配置。PSoC最大限度的将设计的灵活性与易用性相结合，大大提高了开发效率，降低了系统开发的复杂性和费用，同时增强了系统的可靠性和抗干扰能力。

1.1 PSoC内部结构

PSoC微控制器集成了一个快速8比特的CPU，8~16KB的Flash程序存储器，SRAM数据存储器，以及数字和模拟模块。

PSoC有8个数字模块（4通讯能力）和12个模拟模块（4连续时间型和8开关电容式）。数字模块可被配置为计时器，控制器或串行通讯端口。模拟模块可以通过连接需要的寄存器，设置合适的运算放大器电路，编程实现放大器，滤波器，比较器，模数转换器等功能。入图一所示。

1.2 PSoC软件工具

PSoC Desinger是基于Windows的软件开发工具。包括器件编辑器，应用程序编辑器，调试器。器件编辑器：选择，放置和配置用户模块，资源和引脚；应用程序编辑器：包括C编译程序，汇编程序，库管理程序；调试器：支持在线仿真，设置断点并进行跟踪。

(图一)

2 工作原理

V/F转换是将被测物理量经传感器转换成与被测信号成比例的连续变化的电压(或电流)量，再转换为电压〔或电流)的脉冲频率(f)或周期(T)。根据电荷平衡式可知，输出频率 ，说明输人电压 与f存在线性函数关系。在PSoC中，使用连续时间模块(CT)和一个开关电容模块(SC)就可以实现V/F转化。

V/F 转换器的原理图如图二所示。

（图二）