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Cypress CY8C27443热电红外(PIR)传感器运动检测解决方案
时间：2015-02-10 11:23:56       作者：Cypress       来源：中电网
Cypress公司的CY8C27443是可编程片上系统控制器器件(PSoC),包括有PSoC 内核,数字系统,模拟系统和系统资源,内核采用强大的哈佛架构处理器,速度最高可达24MHz的M8C处理器, 8 × 8 乘法,32 位累加运算能力,具有高速低功耗特性,工作电压3.0 V 到5.25 V,可低至1.0V.本文介绍的热电红外(PIR)传感器运动检测解决方案采用CY8C27443器件,给出了解决方案框图,电路 材料清和PCB布局图.该解决方案可用来开/关门,激活安全告警系统,叫醒售货亭或ATM机,激活无线照相机等.

CY8C27443主要特性:
■ 强大的哈佛架构处理器
❐ M8C 处理器的速度最高可达24 MHz
❐ 8 × 8 乘法、32 位累加运算能力
❐ 高速低功耗
❐ 工作电压范围：3.0 V 到5.25 V
❐ 利用片上开关电压泵（SMP），工作电压可低至1.0V
❐ 工业温度范围：–40 ℃ 到+85℃
■ 高级外设（PSoC® 模块）
❐ 12 个轨至轨模拟PSoC 模块，能够提供：
• 高达14 位的模数转换器（ADC）
• 高达9 位的数模转换器（DAC）
• 可编程增益放大器（PGA）
• 可编程滤波器和比较器
❐ 8 个数字PSoC 模块，能够提供：
• 8 位到32 位定时器和计数器， 8 位和16 位脉宽调制器（PWM）
• 循环冗余校验（CRC）和伪随机序列（PRS）模块
• 多达两个全双工通用异步发射器接收器（UART)
• 多个串行外设接口（SPI）主设备或从设备
• 可连接到所有通用I/O （GPIO）引脚
❐ 通过多个模块组合，能够构建复杂外设
■ 高精度、可编程时钟
❐ 内部2.5% 24 MHz/48MHz 主振荡器
❐ 24 MHz/48 MHz，带可选32 kHz 晶振
❐ 可选外部振荡器，最高频率可达24 MHz
❐ 内部振荡器，能够实现看门狗和睡眠功能
■ 灵活的片上存储器
❐ 16 KB 的闪存程序存储器， 50,000 次擦/ 写循环
❐ 256 字节的SRAM 数据存储器
❐ 系统内串行编程（ISSP）
❐ 局部闪存更新
❐ 灵活的保护模式
❐ 闪存内仿真电擦除可编程只读存储器（EEPROM）
■ 可编程引脚配置
❐ 所有GPIO均具有25 mA的灌电流能力和10 mA的驱动电流能力
❐ 所有GPIO 均可选择上拉驱动、下拉驱动、高阻态驱动、强驱动或开漏驱动模式
❐ GPIO 上有8 个标准模拟输入外加4 个路由受限的模拟输入
❐ 4 个具有30 mA 的模拟输出能力的
■ 其它系统资源
❐ I2C 从设备、主设备和多主设备的频率可达400 kHz
❐ 看门狗和睡眠定时器
❐ 用户可配置的低压检测功能（LVD）
❐ 集成监控电路
❐ 片上高精度电压参考
■ 完整的开发工具
❐ 免费的开发软件（PSoC Designer™）
❐ 功能齐全的在线仿真器（ICE）和编程器
❐ 全速仿真
❐ 复合断点结构
❐ 128 KB 的跟踪存储器

图1. CY8C27443逻辑框图

PSoC 功能概述

PSoC 系列包含许多可编程片上系统控制器器件。这些器件旨在 使用一个低成本的单芯片可编程器件取代多个基于MCU 的传统 系统组件。PSoC 器件包含多个可配置的模拟和数字逻辑模块， 以及可编程互连。这种架构使得用户能够根据每个应用的要求，来创建定制的外设配置。此外，在一系列方便易用的引脚布局和 封装中还包含快速CPU、闪存程序存储器、SRAM 数据存储器和 可配置的I/O。

PSoC 架构由以下4 个主要部分组成：PSoC 内核、数字系统、模拟系统和系统资源。利用可配置的全局总线系统，可将所有器件资源整合到一个完全定制的系统中。

PSoCCY8C27x43 系列具有多达5 个连接到全局数字和模拟互连的I/O 端口，能够访问8 个数字模块和12 个模拟模块。

PSoC 内核

PSoC 内核是一个强大的引擎，支持丰富的功能集。内核包括CPU、存储器、时钟和可配置的GPIO。

M8C CPU 内核是一个速度高达24 MHz 的强大处理器，能够提供一个4 MIPS 的8 位哈佛架构微处理器。CPU 使用具有17 个向量的中断控制器，能够简化实时嵌入式事件的编程。程序执行

流程由附带的睡眠定时器和看门狗定时器（WDT）提供定时和保护功能。

存储器包括16 KB 的闪存（用于存储程序）和256 字节的SRAM（用于存储数据），以及使用闪存模拟的2K EEPROM。程序闪存在64 字节的模块上采用四个保护级别，能够提供定制的软件IP 保护。

PSoC 器件采用了多个非常灵活的内部时钟发生器，其中包括在有效工作温度和电压下精度高达2.5% 的24 MHz 内部主振荡器（IMO）。24 MHz IMO 的频率还可以倍增至48 MHz，以便供数字系统使用。PSoC 器件为睡眠定时器和WDT 提供了一个低功耗 32 kHz 内部低速振荡器（ILO）。如果需要晶振级精度，可将32.768 kHz 外部晶振（ECO）用作实时时钟（RTC），并可以使用PLL 选择性地生成具有晶振级精度的24 MH 系统时钟。时钟以及可编程时钟分频器（属于系统资源）具有高度的灵活性，能够使PSoC 器件满足几乎任何时序要求。

PSoC GPIO能够提供与器件CPU、数字资源和模拟资源的连接。每个引脚都有8 种驱动模式可供选择，在进行外部连接方面具有极大的灵活性。每个引脚还能够在处于高电平、处于低电平以及自上次读取后发生变化时生成系统中断。

数字系统

数字系统由个数字 PSoC 模块组成。每个模块都是一个8 位资源，既可以单独使用，也可以与其他模块一起组成 8 位、16 位、24 位和32 位外设（称为用户模块）。

数字外设配置包括：

■ PWM （8 位和16 位）
■ 带死区的PWM （8 位和16 位）
■ 计数器（8 到32 位）
■ 定时器（8 位到32 位） [1、2]
■ 带可选奇偶校验位的8 位UART （最多2 个）
■ SPI 从设备和主设备（最多两个） [3]
■ I2C 从设备和多主设备（其中一个属于系统资源）
■ CRC/ 发生器（8 位到32 位）
■ IrDA （最多2 个）
■ 伪随机序列（PRS) 发生器（8 位到32 位）

图2. CY8C27443数字系统框图

通过一系列能够将任何信号路由至任何引脚的全局总线，数字模块可以连接到任何GPIO。此外，通过总线还可以实现信号复用和执行逻辑运算。这种可配置性使设计不再受固定外设控制器的限制。

数字模块采用四个一行的排列方式，具体的模块数量因PSoC 器件系列不同而异。这有助于根据应用选择最佳的系统资源。

模拟系统

模拟系统由12 个可配置的模块组成，其中每个模块都包含一个能够创建复杂模拟信号流的运算放大器电路。模拟外设非常灵活，并能够根据具体的应用要求进行定制。一些更常用的PSoC模拟功能（大部分都以用户模块的方式提供）包括：

■ ADC（最多4个，具有6位到14位分辨率，可选择转换为增量、Delta Sigma 和SAR 式的ADC）
■ 滤波器（2、4、6 和8 极带通、低通和陷波滤波器）
■ 放大器（最多4 个，可选增益达48x）
■ 仪表放大器（最多2 个，可选增益达93x）
■ 比较器（最多4 个，有16 个可选阈值）
■ DAC （最多4 个，有6 到9 位分辨率）
■ 乘法DAC （最多4 个，有6 位到9 位分辨率）
■ 高电流输出驱动器（4 个，驱动能力为30 mA，可作为内核资源）
■ 1.3 V 参考（属于系统资源）
■ DTMF 拨号器
■ 调制器
■ 相关器
■ 峰值检测器
■ 可以使用许多其他拓扑

图3. CY8C27443模拟系统框图

热电红外(PIR)运动检测评估板(EVK) CY3236A-PIRMOTION

This wavelength kit demonstrates the use of Cypress’s PSoC® device to control a pyroelectric Infrared (PIR) sensor. The human body radiates a certain wavelength of infrared light – about 10 μm at normal body temperature. The concept behind PIR sensing is to capture this radiated light, filter the analog signals, convert those signals to digital, and then use those digital signals to control hardware.

In the PIR Motion Sensor Evaluation kit, the conversion of these infrared rays to digital signals controls a relay and some LEDs.

The CY3236A-PIRMOTION EVK includes all of the software, hardware, code examples, and documentation you need to implement all of these PIR sensing control functions in one flexible and powerful PSoC device, the CY8C27443.

The CY3236A-PIRMOTION EVK allows you to evaluate Cypress’ PSoC (Programmable System-on-Chip(TM)) device’s ability to control a Pyroelectric Infrared (PIR) sensor to implement motion sensing applications such as automatic lighting controls, automatic door openers, security systems, kiosk wakeup and activating wireless cameras.

The human body radiates a certain amount of infrared light in the realm of about 10 micrometers at normal body temperature. PIR sensing captures this radiated light, filters the analog signals, converts those signals to digital and then uses the digital signals to control hardware depending on the application -- turning on a light, opening or unlocking a door, enabling or activating a security alarm, waking up a kiosk or ATM machine, activating a wireless camera, etc.

The CY3236A-PIRMOTION EVK includes all of the software, hardware, example projects and documentation you need to implement all of these PIR sensing control functions in one flexible and powerful PSoC device, the CY8C27443.

图4. 热电红外(PIR)运动检测评估板(EVK) CY3236A-PIRMOTION外形图

热电红外(PIR)运动检测评估板(EVK) CY3236A-PIRMOTION包括:
The PIR Motion Sensor Evaluation Kit includes the following:
■ PIR sensor evaluation board
■ 12-V power adapter
■ CY8C27443-24PVXI sample silicon
■ Quick start guide
■ CY3236A-PIRMOTION kit DVD
❐ PSoC Designer installation file
❐ PSoC Programmer installation file
❐ Bridge Control Panel installation file (packaged along with PSoC Programmer)
❐ Code examples
❐ Hardware files
❐ Kit guide
❐ Quick start guide
❐ Release notes
评估板(EVK) CY3236A-PIRMOTION包括:
■ PSoC CY88C27443 silicon
■ Power supply and regulator
■ Ambient light sensor
■ PIR sensor
■ ISSP programming header
■ Test points
■ Status LEDs
■ Potentiometer to adjust relay time and light sensitivity
■ Relay and AC terminal block
■ GPIO expansion port

图5. 评估板(EVK) CY3236A-PIRMOTION框图

图6. 评估板(EVK) CY3236A-PIRMOTION外形图

图7. 评估板(EVK) CY3236A-PIRMOTION电路图
评估板(EVK) CY3236A-PIRMOTION材料清单:

图8. 评估板(EVK) CY3236A-PIRMOTION PCB设计图(1)

图9. 评估板(EVK) CY3236A-PIRMOTION PCB设计图(1)

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