自2003年問世以來，PSoC的靈活性使它成為各式各樣消費性及工業性產品的新寵兒。在
Adidas的智慧型慢跑鞋中，PSoC扮演著調整鞋底鬆軟度的中央控制，以及電容式觸控按鍵處理
器的雙重重要角色，PSoC不但能精準地控制Horizon遙控直升機模型中的螺旋槳馬達，也能執行
PENTAX數位像機中的防手震功能，PSoC的應用可以無所不在，只要設計者發揮生動的想像空間。

所 謂的PSoC（Programmable system on chip），即為可程式系統單晶片的簡稱，如圖1。美國的IC設計廠商Cypress公司開發出PSoC之前，一個傳統的微處理器設計會運用到一顆微處理器晶片（Microcontroller；MCU），以及各式各樣的周邊功能晶片，像是類比數位轉換器（ADC；Analog-to-Digital Converter）、
數位類比轉換器（DAC；Digital-to-Analog Converter）、放大器、過濾器、脈衝寬度調變（PWM；Pulse Width Modulation）…等，設計者可能會先用放大器把微弱的類比信號放大， ADC將放大後的波形數位化，用過濾器除去雜訊，再用選好的MCU處理乾淨的數位訊號，之後也許還要應用DAC把信號類比化輸出。這樣的應用綜合了數位和類比的周邊功能晶片，使得整個系統變得相當複雜。Cypress的設計即是以降低複雜度為考量點，開發出結合MCU和周邊模組的可程式系統單晶片PSoC，讓工程師自由配置所需要之功能，甚至設定此功能出現的時間，以及與其他功能相連接的方法，以便於輕鬆地設計綜合數位和類比的應用。

PSoC vs. MCU

你可能開始會有疑問，PSoC跟傳統的MCU 晶片究竟哪裡不一樣？其他廠商的晶片不也是 整合了一些周邊功能嗎？其實答案很簡單，市面上有很多的晶片會整合部分的功能，好比是 MCU 加上1個或2個PWM，也許也有ADC功能。 但較麻煩的是，一個工程師要從幾千顆晶片中 一一挑選，再依照挑好的晶片規格來設計自己想要的系統。

然而，有經驗的工程師都知道，從產品計畫初期到量產階段，產品的規格可能會經 過幾番的修改。舉例來說，一項設計在產品 定義初期選擇了ADC、MCU、PWM、LCD和I2C （Inter-Integrated Circuit）傳輸協定，但是到了 畫概要圖 （Schematics）時，採購部門決定把 ADC用較便宜的比較器（Comparator）替代； 工程師更改設計，到了製版時，市場部發現光 靠I2C不夠，需要加上UART才能滿足市場的通 訊需求。於是工程師不甘願地重新構圖，選擇 一顆支援UART的MCU。誰知道在產品原形出 爐時，用I2C的設計早已落伍，競爭對手用了 較高速的SPI（Serial Peripheral Interface）來取 代I2C，工程師只好又重新設計，重頭再來。 到最後量產時，客戶反應比較器的功能不足， 要求用LPF和ADC取代。這時的工程師早已認 命，任勞任怨地重頭開始。這樣的惡夢在業界 屢見不鮮，工程師耗費大量的時間和精力來重 新挑選適合的晶片及設計產品，因為傳統的 MCU都無法依照使用者的需求，隨意地變更功 能，而PSoC的優點正是可以依照使用者的需求 變更其功能。（圖2）

PSoC的架構

我們來看看PSoC的整體架構如圖3，PSoC 有一個MCU的核心（綠色圖塊），這和其他 MCU差不多，一些基礎的MAC和記憶體結構。 有別於其他MCU的是：它還有可設計的數位 （Digital Blocks）和類比（Analog Blocks）模 塊（藍色圖塊），和可設計的通訊模塊（橘 色圖塊）。這些可設計的數位和類比模塊可 以自由地變化成數位和類比的應用功能，如 圖4所示，一個濾波器（Filter）可由兩個類比 模塊構成。相對的，16位元的PWM佔用兩個數位模塊，而一個8位元的PWM將佔用一個 數位模塊。系統設計師可應產品需求隨時添 加、篩減，或更換模塊所形成的功能，進而 將設計改變時的痛苦降到最低。同樣的，可 設計的通訊模塊讓工程師隨意更換輸入和輸出的PIN腳，讓PCB版的線路配置以最簡便的 方式完成，更因為PIN腳可任意配置和晶片內容的可塑性，你的設計在外人面前成了一個 黑盒子，因而獲得產權的保護。

PSoC的價值

P S o C的價值在於它融合了靈活性，系 統整合性，以及數位／類比的可設計性（圖 4）。PSoC整合的特性往往能簡化產品設計， 把各種的零組件整合起來，有效地縮小版面 積及零件數目，不但節省成本，更能縮短測 試時間，保護產權，提昇公司競爭力，進而 搶先一步爭取商機，獲取更大利潤。圖5即是 一個PSoC簡化設計和縮小一半版面積的真實 例子。只要設計者發揮生動的想像空間，即 可讓PSoC的應用無所不在（圖６）。

本文選錄自《RUN!PC雜誌》