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PSOC原理及操作教程Theory and Operation of PsoC（草稿）(Draft)北京理工大学汽车电子技术创新中心(AETC)BIT-Automotive Electronics Technical Innovation Center 2007年6月内容介绍汽车已经进入了电脑时代，单片机（微控制器）是汽车电子系统的核心。
随着单片机/微控制器技术的发展，出现了新的SoC（System on Chip单片系统）技术，它将固定的单片机系统模块化，通过编程实现灵活配置，将模拟处理电路集成到系统中，具有体积小、成本低、使用灵活的特点，具有广阔的发展空间。
本教程结合美国赛普拉斯（Cypress）公司的Psoc进行介绍，包括Psoc特点、原理，结合程序设计实例进行介绍。
本教程为AETC中心本科生全校实验选修课操作教程，也可作为Psoc初学者的入门参考教程。
目录第一章概述 (4)1.1 什么是SOC？ (4)1.2 PSOC与单片机相比的特点 (4)第二章PSoC的结构与特点 (6)2.1 PSOC的总体结构 (6)2.2与传统单片机系统设计方案的比较 (9)第三章PSoC集成开发环境 (11)3.1 PSOC Designer的安装 (11)3.2 PSOC IDE的使用 (15)3.3 器件编程器 (19)3.4 连接用户模块 (22)3.5 管脚互连 (23)3.6 应用程序编辑器 (27)3.6 调试 (29)第四章PsoC程序设计示例 (32)4.1 A/D采集与LED显示 (32)4.2 数字脉宽调制PWM模块实验 (36)4.3键盘中断和定时器溢出中断实验 (37)4.4 AD、DA和LED显示实验 (41)4.5电压比较器模块的使用——正弦信号到方波信号的转换 (43)4.6动态重配置实验 (45)附录PSoC功能描述 (51)3.1 PSOC内核 (51)3.2 PSOC可编程数字系统 (60)3.3 PSOC可编程模拟系统 (67)3.4 PSOC系统资源 (71)第一章概述1.1 什么是SOC？把微处理器、存储器、高密度逻辑电路、模拟和混合电路，以及其他电路集成到一个芯片上，构成一个具有信号采集、转换、存储和I/O处理功能的系统，称为片上系统（SoC-System on Chip）。
深入解析操作系统内核操作系统内核是计算机操作系统中最核心的部分，负责管理和协调计算机硬件资源，为应用程序提供运行环境。
本文将对操作系统内核进行深入解析，探讨其主要组成部分、功能以及关键技术。
一、操作系统内核的主要组成部分操作系统内核由若干模块组成，每个模块负责不同的功能。
下面将介绍操作系统内核的主要组成部分：1. 进程管理模块进程管理模块负责管理计算机中正在运行的进程。
它控制进程的创建、调度、切换、终止等操作，确保多个进程能够公平地共享计算机资源，提高系统的效率和稳定性。
2. 内存管理模块内存管理模块负责管理计算机的物理内存和虚拟内存。
它通过内存分配、回收和页面置换等策略，有效地利用有限的内存资源，并为应用程序提供统一的地址空间，简化编程和保护进程的内存隔离。
3. 文件系统模块文件系统模块负责管理存储在磁盘中的文件和目录。
它提供了文件的创建、读取、写入、删除等操作，为应用程序提供了持久化的存储方式，并通过目录结构和权限管理等功能，保护文件的安全性和可靠性。
4. 设备管理模块设备管理模块负责管理计算机中的硬件设备，包括输入输出设备、存储设备、网络设备等。
它通过设备驱动程序和中断处理程序，实现与硬件设备的交互，为应用程序提供简单和统一的接口。
二、操作系统内核的功能操作系统内核有多项重要功能，下面将介绍其中几个关键功能：1. 系统调度系统调度是操作系统内核的核心功能之一。
它根据不同的调度算法，决定哪个进程优先执行，如何分配CPU时间片和资源，以实现公平、高效的进程调度策略。
2. 内存管理内存管理是操作系统内核的另一个重要功能。
它负责分配和回收内存空间，管理虚拟内存和物理内存的映射关系，实现进程间的内存隔离和共享，以保证系统的稳定性和安全性。
3. 文件管理文件管理是操作系统内核的基本功能之一。
它提供了文件的创建、读取、写入、删除等操作，管理文件的组织结构和权限设置，实现文件的可靠存储和访问。
4. 设备管理设备管理是操作系统内核的必要功能。
操作系统内核原理解析第一章：概述操作系统内核操作系统内核是计算机系统中最为核心的部分，承担着资源管理、进程调度、文件系统管理等关键职责。
本章将从概念、功能和结构等方面进行操作系统内核的概述。
1.1 操作系统内核的概念操作系统内核是操作系统的核心组成部分，它是操作系统与硬件之间的接口，负责管理和控制计算机系统的硬件资源，提供服务和接口供上层应用程序使用。
1.2 操作系统内核的功能操作系统内核的功能包括进程管理、内存管理、文件系统管理、设备驱动程序和系统调用等。
进程管理负责创建和管理进程；内存管理负责对内存资源进行分配和回收；文件系统管理负责文件的存储和检索；设备驱动程序负责和硬件设备进行交互；系统调用提供给上层应用程序使用的接口。
1.3 操作系统内核的结构操作系统内核的结构通常分为单内核结构、微内核结构和外内核结构等。
单内核结构将所有功能都集中在一个内核中；微内核结构将内核功能划分为多个模块，每个模块负责一个特定的功能；外内核结构将内核开放给用户进行修改和扩展。
第二章：进程管理进程管理是操作系统内核的重要功能之一，负责创建、撤销及管理进程，为进程提供运行环境。
本章将从进程的概念、状态转换和进程调度等方面详细解析进程管理的原理。
2.1 进程的概念进程是程序的一次执行过程，它是操作系统资源分配的基本单位。
每个进程都有自己的程序计数器、寄存器、堆栈和内存空间等资源。
2.2 进程的状态转换进程在其生命周期中会经历多个状态，包括创建、就绪、运行、阻塞和终止等。
进程的状态转换是按照进程的需求和系统资源的可用性进行调度的。
2.3 进程调度进程调度是操作系统内核为进程分配CPU时间的过程。
常见的调度算法包括先来先服务、最短作业优先、轮转调度和最高优先级调度等。
不同的调度算法具有不同的优缺点，需要根据实际情况选择合适的算法。
第三章：内存管理内存管理是操作系统内核的另一个重要功能，负责管理计算机的内存资源，为进程提供内存空间。
PSoC(可编程片上系统)PSoC(可编程片上系统)是Cypress半导体生产的包含有8位微处理器核和数字与模拟混合信号阵列的可编程片上系统。
其应用领域与8位的MCU相同。
区别于8位的MCU，PSoC的周边数字资源(如定时器、PWM、UART等等)和周边模拟资源(放大器、比较器、滤波器等等)以数字模块和模拟模块的方式提供。
不同型号的PSoC芯片的差异主要在于其拥有的数字模块和模拟模块的数量的不同。
用户可以根据自己的需要来定义这些模块。
PSoC的集成开发环境PSoC Designer也预先为用户定义了七十多个常用的数字和模拟资源供用户选择。
如数字资源有:定时器、PWM、UART、SPI、CRC、PRS等等；模拟资源有放大器、比较器、滤波器等等；AD和DA转换器由若干数字模块和模拟模块组合而成。
所有这些预定义的模块被称之为用户模块。
PSoC Designer也为用户提供这些用户模块的API函数供用户编程时调用。
在PSoC Express出现以前，开发PSoC的应用项目与MCU的应用开发相似，使用PSoC Designer集成开发环境根据项目的需要调用和配置资源(用户模块)，编写代码(C或汇编)，编译，调试….现在由于PSoC Express可以在更高的抽象概念水平上运行，且无需汇编或C的软件开发，因此设计人员只需要数小时或数天时间即可完成对PSoC器件的新设计开发、仿真及编程，而不再耗时数周乃至数月。
由于其采用无缝多重处理器架构、具有设计可视化功能，包含丰富的驱动程序库和多种传输函数的评估器以及软仿真功能，因此系统开发工程师采用PSoC Express工具能够更快地完成设计工作，并实现更高的可靠性。
在PSoC Express中，尤其值得提到它的Monitor功能，它使得PSoC的无代码、可视化应用开发变得透明化。
对某些比较复杂的应用，需要及时调节或修改某些参数时，不会再有那种捉摸不定和黑匣子的感觉。
