Программируемые системы на кристалле. Основные понятия

Программируемые системы на кристалле (PSoC, Programmable System on a Chip) – это такие цифровые устройства, структура и функционирование которых могут быть запрограммированы.

При употреблении термина «программирование» речь идет не об исполняемом коде, в данном случае говорится о конфигурировании.

Программирование – запись конфигурационной информации в специальную память, что само по себе приведет к изменению структуры и функционирования всего устройства.

Помимо процессорного ядра PSoC имеют программируемые цифровые и аналоговые блоки различного типа, которые могут соединяться между собой. Наличие этих блоков и широкая функциональная составляющая позволяет не только в пределах одной микросхемы реализовать большое количество разнообразных устройств, но и довольно существенно уменьшает количество внешних электронных компонентов на плате. Всё это в свою очередь выгодно сказывается на себестоимости устройства. Матрица, несвязанных между собой аналоговых и цифровых блоков, конфигурируется при включении питания управляющим механизмом в соответствии с требованиями пользователя. Абсолютно все функции этих элементов, внутренние соединения между ними, контакты ввода-вывода и конфигурация микроконтроллера могут перепрограммироваться пользователем даже непосредственно во время работы PSoC. Возможность динамического переконфигурирования позволяет незамедлительно измениться внутренней организации микросхемы, после чего она начинает выполнять желаемые функции.

Рассмотрим небольшой пример на базе элементов памяти:

Строится таблица истинности согласно некоторой логике. Из нее выбираются минтермы и на их основании строится выходная функция F.

Минтерм – набор, на котором функция принимает единичное значение.

Наборы ABS можно интерпретировать как индексы в памяти размером 8х1. Например, на рисунке набор 010 будет соответствовать 3-й ячейке со значением 0. Таким образом, на рисунке после задания определенной логики память была запрограммирована под мультиплексор.

В теории цифровых устройств комбинационной логикой (комбинационной схемой) называют двоичную логику функционирования устройств комбинационного типа. У комбинационных устройств состояние выхода однозначно определяется набором входных сигналов. Это отличает комбинационную логику от секвенциальной логики, в рамках которой выходное значение зависит не только от текущего входного воздействия, но и от предыстории функционирования цифрового устройства. Схема, построенная на базовых элементах and, or, not называется комбинационной.

В ПЗУ минтермы определяются адресным дешифратором.