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2013年3月26日 (火) 12:07時点における版

PSoC（ピーソック、Programmable System-on-Chip）とはサイプレス・セミコンダクター社（Cypress Semiconductor Corporation.）が製造しているICチップの製品群である。広義にはマイクロコントローラに分類される。

概要

製品群はアーキテクチャの違いによって以下のように大きく4種類に分けられる。

PSoC1　CY8C2xxxx　CPUにM8Cを使用
PSoC3　CY8C3xxxx　CPUにIntel 8051を使用
PSoC4　CY8C4xxxx　CPUにARM Cortex M0を使用
PSoC5　CY8C5xxxx　CPUにARM Cortex M3を使用

他にも、PSoC5の低消費電力版にあたるPSoC5LP（CY8C5xLPxxx）もある。

マイクロコントローラに加え、「ユーザーモジュール」と呼ばれるブロック構成機能があり、周辺機能を集積できるのが特徴である。

歴史と採用実績

製品としての出荷は2002年に始まった^[1]。サイプレスはPSoCを促進するため2002年と2004年に雑誌・Circuit Cellarにて「PSoC Design Challenge」を掲載した^[2]。

2009年 9月にPSoCにPSoC3とPSoC5の2ファミリを追加する事を発表した^[3]。最大の特徴はCPUコア（コアアーキテクチャ）の一新で、PSoC3は8ビットのIntel 8051を、PSoC5には32ビットのARM Cortex M3を採用し、MIPS（100万命令毎秒）を改良・改善している。2010年 9月現在、両者ともサンプル出荷が開始されている。なお、当初から存在する初代PSoCは今後もPSoC1として展開される。2012年 12月にPSoC5の消費電力を抑えたPSoC5LPが発表され^[4]、2013年 3月にはPSoC4のファミリが発表された^[5]。

TiVoや、アップル iPodのホイール部分の静電容量センサーの制御などに利用されている。

テクノロジー

コア（中心部分）とアナログおよびデジタルブロックで構成されており、プログラムと相互に利用できる。

コア

PSoC1のコアには以下の物が含まれている。

M8Cマイコン
フラッシュメモリ
SRAM
スリープおよびウォッチドッグタイマー
PLLを含む複数のクロックソース
低速主発振器の内蔵
- 高精度の水晶発振器を使いクロックを外部で作成可能

ユーザーモジュール

PSoCの特徴の1つとして、他のマイクロコントローラ（マイコン）と異なり「ユーザーモジュール」と呼ばれる機能があげられる。様々なアナログおよびデジタルブロックを使用して、マイコンの周辺に必要な一連の機能を集積・内蔵することができる。初期化処理や割り込み処理などのAPIやサブルーチンは開発環境が自動的に作成してくれる。デバイスによって異なるが、最大で16個のデジタルブロックと12個のアナログブロックが利用できる物もある。

デジタルブロックには、デジタルビルディングブロック（DBBxx）とデジタル通信ブロック（DCBxx）の2種類があり、デジタル通信ブロックにはI/Oユーザーモジュール（SPI、I2C、UARTなど）を構成できる。各デジタルブロックは8ビット処理であるが、複数のブロックを組み合わせる事で16・24・32ビットで処理する事ができる。例えば、16ビットのPWMやタイマーはデジタルブロックを2つ接続して処理される。

電源投入時に（ユーザーモジュールを）構成する必要がある点においてはFPGAに似ているが、構成データは内蔵フラッシュメモリーに記憶されており自動的に読み込まれる。PSoC1ではデジタルブロックは既存の物しか使用できず、HDLなどで独自に作成することはできない。ユーザーモジュールの構成は動作中にユーザーモジュールを再構築し、動作・機能を変更することも可能である。

I/Oポート

I/Oポートの機能が固定されている他のマイクロコントローラと異なり、特にデジタル入出力においてはI/Oポートの制約が少ない。PSoCを搭載する基板に合わせて使用するI/Oポートを選択でき、周辺の配線パターンを最適化しやすい。

開発環境

GUIによる数々の開発環境が無償で提供されている。

PSoC Designerの開発画面。
ユーザーモジュールエディタ（上）と、プログラミングエディタ（下）

PSoC Designer、PSoC Creator: 統合設計環境であり、Visual Studioのような高度なGUIで開発を行える。アセンブラまたはC言語にて開発が行え、コンパイラ（ライセンス込み）も付属している。; PSoC DesignerはPSoC1を、PSoC CreatorがPSoC3・PSoC5をそれぞれサポートしている。
PSoC Express: コードフリーの組込み設計ツール。PSoCの殆どの機能をドラッグ＆ドロップのアイコンと論理式でアクセスして利用する事が出来る。
PSoC Programmer: ライター（書き込み装置）を利用してデバイスに書き込む際に利用する。

出典

^ ロイター:"Cypress Hits Half-Billion Mark in Shipments of PSoC Programmable System-on-Chip Devices"
^ Circuit Cellar:PSoC Design Challenge 2002
^ Cypress Revolutionizes Embedded Design with High Performance, Low Power PSoCR 3 and PSoC 5 Programmable System-on-Chip Architectures
^ New Cypress PSoCR 5LP Family with ARMR Cortex?-M3 Processor Powers High-Precision Programmable Analog with a Single-Cell Battery, Advancing Embedded Design
^ Cypress’s PSoCR 4 Architecture Delivers the Industry’s Most-Flexible, Lowest-Power ARMR Cortex?-M0-Based Devices for Embedded Designs

外部リンク

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[1] ロイター:"Cypress Hits Half-Billion Mark in Shipments of PSoC Programmable System-on-Chip Devices"

[2] Circuit Cellar:PSoC Design Challenge 2002

[3] Cypress Revolutionizes Embedded Design with High Performance, Low Power PSoCR 3 and PSoC 5 Programmable System-on-Chip Architectures

[4] New Cypress PSoCR 5LP Family with ARMR Cortex?-M3 Processor Powers High-Precision Programmable Analog with a Single-Cell Battery, Advancing Embedded Design

[5] Cypress’s PSoCR 4 Architecture Delivers the Industry’s Most-Flexible, Lowest-Power ARMR Cortex?-M0-Based Devices for Embedded Designs

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

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 == 概要 ==
-製品群は[[コンピュータ・アーキテクチャ|アーキテクチャ]]の違いによって以下のように大きく3種類に分けられる。
+製品群は[[コンピュータ・アーキテクチャ|アーキテクチャ]]の違いによって以下のように大きく4種類に分けられる。
 * '''PSoC1'''　CY8C2xxxx　CPUにM8Cを使用
 * '''PSoC3'''　CY8C3xxxx　CPUに[[Intel 8051]]を使用
-* '''PSoC5'''　CY8C5xxxx　CPUに[[ARMアーキテクチャ|ARM Cortex M3]]を使用
+* '''PSoC4'''　CY8C4xxxx　CPUに[[ARMアーキテクチャ|ARM Cortex M0]]を使用
+* '''PSoC5'''　CY8C5xxxx　CPUにARM Cortex M3を使用
+他にも、PSoC5の低消費電力版にあたる'''PSoC5LP'''（CY8C5xLPxxx）もある。
 マイクロコントローラに加え、「[[#ユーザーモジュール|ユーザーモジュール]]」と呼ばれるブロック構成機能があり、周辺機能を集積できるのが特徴である。
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 製品としての出荷は[[2002年]]に始まった<ref>[[ロイター]]:"Cypress Hits Half-Billion Mark in Shipments of PSoC Programmable System-on-Chip Devices"</ref>。サイプレスはPSoCを促進するため2002年と2004年に雑誌・Circuit Cellarにて「PSoC Design Challenge」を掲載した<ref>Circuit Cellar:PSoC Design Challenge 2002</ref>。
-[[2009年]][[9月]]にPSoCに'''PSoC3'''と'''PSoC5'''の2ファミリを追加する事を発表した。最大の特徴はCPUコア（コアアーキテクチャ）の一新で、PSoC3は8ビットのIntel 8051を、PSoC5には32ビットのARM Cortex M3を採用し、[[MIPS]]（100万命令毎秒）を改良・改善している。[[2010年]][[9月]]現在、両者ともサンプル出荷が開始されている。なお、当初から存在する初代PSoCは今後も'''PSoC1'''として展開される。
+[[2009年]][[9月]]にPSoCに'''PSoC3'''と'''PSoC5'''の2ファミリを追加する事を発表した<ref>[http://jp.cypress.com/?rID=38421 Cypress Revolutionizes Embedded Design with High Performance, Low Power PSoCR 3 and PSoC 5 Programmable System-on-Chip Architectures]</ref>。最大の特徴はCPUコア（コアアーキテクチャ）の一新で、PSoC3は8ビットのIntel 8051を、PSoC5には32ビットのARM Cortex M3を採用し、[[MIPS]]（100万命令毎秒）を改良・改善している。[[2010年]][[9月]]現在、両者ともサンプル出荷が開始されている。なお、当初から存在する初代PSoCは今後も'''PSoC1'''として展開される。[[2012年]][[12月]]にPSoC5の消費電力を抑えた'''PSoC5LP'''が発表され<ref>[http://jp.cypress.com/?rID=73152 New Cypress PSoCR 5LP Family with ARMR Cortex?-M3 Processor Powers High-Precision Programmable Analog with a Single-Cell Battery, Advancing Embedded Design]</ref>、[[2013年]][[3月]]には'''PSoC4'''のファミリが発表された<ref>[http://jp.cypress.com/?rID=76975 Cypress’s PSoCR 4 Architecture Delivers the Industry’s Most-Flexible, Lowest-Power ARMR Cortex?-M0-Based Devices for Embedded Designs]</ref>。
 [[ティーボ|TiVo]]や、[[アップル インコーポレイテッド|アップル]][[iPod]]のホイール部分の[[タッチパネル|静電容量センサー]]の制御などに利用されている。
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 PSoCの特徴の1つとして、他のマイクロコントローラ（マイコン）と異なり「ユーザーモジュール」と呼ばれる機能があげられる。様々なアナログおよびデジタルブロックを使用して、マイコンの周辺に必要な一連の機能を集積・内蔵することができる。初期化処理や[[割り込み (コンピュータ)|割り込み]]処理などの[[アプリケーションプログラミングインタフェース|API]]や[[サブルーチン]]は開発環境が自動的に作成してくれる。デバイスによって異なるが、最大で16個のデジタルブロックと12個のアナログブロックが利用できる物もある。
-デジタルブロックには、デジタルビルディングブロック（DBBxx）とデジタル通信ブロック（DCBxx）の2種類があり、デジタル通信ブロックには[[入出力|I/O]]ユーザーモジュール（[[シリアル・ペリフェラル・インタフェース|SPI]]、[[I²C]]、[[UART]]など）を構成できる。各デジタルブロックは8ビット処理であるが、複数のブロックを組み合わせる事で16・24・32ビットで処理する事ができる。例えば、16ビットの[[パルス幅変調|PWM]]やタイマーはデジタルブロックを2つ接続して処理される。
+デジタルブロックには、デジタルビルディングブロック（DBBxx）とデジタル通信ブロック（DCBxx）の2種類があり、デジタル通信ブロックには[[入出力|I/O]]ユーザーモジュール（[[シリアル・ペリフェラル・インタフェース|SPI]]、[[I2C]]、[[UART]]など）を構成できる。各デジタルブロックは8ビット処理であるが、複数のブロックを組み合わせる事で16・24・32ビットで処理する事ができる。例えば、16ビットの[[パルス幅変調|PWM]]やタイマーはデジタルブロックを2つ接続して処理される。
 電源投入時に（ユーザーモジュールを）構成する必要がある点においては[[FPGA]]に似ているが、構成データは内蔵フラッシュメモリーに記憶されており自動的に読み込まれる。PSoC1ではデジタルブロックは既存の物しか使用できず、[[ハードウェア記述言語|HDL]]などで独自に作成することはできない。ユーザーモジュールの構成は動作中にユーザーモジュールを再構築し、動作・機能を変更することも可能である。