传感技术中的利用具有I/O模拟多路复用器的PSoC简化传感器控制设计
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2020-11-30
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传感技术中的利用具有传感技术中的利用具有I/O模拟多路复用器的模拟多路复用器的PSoC简化传感器简化传感器
控制设计控制设计
赛普拉斯公司的CY8C21×34可编程系统级芯片(PSoC)混合信号阵列具有一个I/O模拟多路复用器，由于每个引
脚都可以被用作一个模拟输入，因此采用单个SoC便能够轻松实现需要大量不同类型传感器的控制应用。本文
介绍了在多种传感器控制应用中如何利用该器件来简化设计。 图1：模拟多路复用器/系统连接。 工业控制
应用常常需要许多模拟输入，即使是具有一个PWM输出的最简单的风扇控制器也有可能需要对数量众多的温度
传感器进行监控。模拟输入是宝贵的资源，经常很快就会被消耗殆尽。在很多场合，设计工程师不得不采用一
个更加昂贵的部件，从而导致一些多余的空闲资源，或者必须增加外部多路复用器，以满足对模拟
赛普拉斯公司的CY8C21×34可编程系统级芯片(PSoC)混合信号阵列具有一个I/O模拟多路复用器，由于每个引脚都可以被用作一个模拟输入，因此采
用单个SoC便能够轻松实现需要大量不同类型传感器的控制应用。本文介绍了在多种传感器控制应用中如何利用该器件来简化设计。
图1：模拟多路复用器/系统连接。
工业控制应用常常需要许多模拟输入，即使是具有一个PWM输出的最简单的风扇控制器也有可能需要对数量众多的温度传感器进行监控。模拟输入是
宝贵的资源，经常很快就会被消耗殆尽。在很多场合，设计工程师不得不采用一个更加昂贵的部件，从而导致一些多余的空闲资源，或者必须增加外部多
路复用器，以满足对模拟输入信号访问次数增加的需要。而且，传感器并不总是提供一个缓冲输出电压，它们有可能将信号转换成某些非电压参数，比如
电阻或电容。在不少情况下，信号调节的成本会超过控制器的成本。
在选择控制器的时候，始终存在这样一个问题，那就是设计工程师必须规定多少个模拟输入。对于一个只需要6个输入的系统而言，8个输入是否足
够？需求会不会继续提高？一个特定的控制器系列能够处理多少个模拟输入？如果我的设计需要升级至一个具有更多输入的器件，那么我的可选方案是什
么？这种选择必须在竭力满足项目的成本要求、并同时顺应客户和市场部门不断变化的规格要求的情况下做出。一种简单的解决方案便是使每个引脚都能
够成为一个模拟输入，而这在过去是做不到的，I/O模拟多路复用器将其变为了现实。
I/O模拟多路复用器是一种大型交叉开关，它允许将任何引脚连接至一个控制系统的模拟阵列。就是这样的一个多路复用器被内置于CY8C21x34可配置
混合信号阵列之中。该器件每个引脚均具有一个开关，当某个开关被选择时，则将其所在的引脚与一根模拟总线相连。该控制器系列提供了多达28个I/O引
脚，每个引脚都有可能成为一个模拟输入。该总线还与一个模拟阵列相连。模拟阵列由4个可配置模块组成，当这些模块与数字资源组合在一起时，将形成
复杂的信号处理器。可能的模拟功能包括10位模拟-数字转换器(ADC)和比较器。
图2：具有电流DAC的模拟多路复用器。
传感器是一种换能器，用于把某种物理量变换成可进行电气测量的参数。对于许多换能器来说，这种转换的最终结果是电压。例如，LM35温度传感器
就提供了一个与温度成正比的输出电压。温度的测量只需对输出电压进行数字化处理，采用适当的转换公式(在本例中为：Temp=Vmeasured/10mV)即可
把电压转换成温度。
以一个需要在系统中测量16处温度的控制应用为例，简单的做法是在所需之处安放传感器并将其各自连接至一个引脚。模拟阵列被配置为一个ADC并
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