赛普拉斯公司的CY8C21×34可编程体系级芯片(PSoC)混合信号阵列具有一个I/O模仿多路复用器，因为每个引脚都可以被用作一个模仿输入，因而选用单个SoC便可以轻松完结需求许多不同类型传感器的操控使用。本文介绍了在多种传感器操控使用中怎么使用该器材来简化规划。
图1：模仿多路复用器/体系衔接。
工业操控使用常常需求许多模仿输入，即使是具有一个PWM输出的最简略的电扇操控器也有或许需求对数量许多的温度传感器进行监控。模仿输入是名贵的资源，常常很快就会被耗费殆尽。在许多场合，规划工程师不得不选用一个愈加贵重的部件，然后导致一些剩余的闲暇资源，或许有必要添加外部多路复用器，以满意对模仿输入信号拜访次数添加的需求。并且，传感器并不总是供给一个缓冲输出电压，它们有或许将信号转化成某些非电压参数，比方电阻或电容。在不少情况下，信号调理的本钱会超越操控器的本钱。
在挑选操控器的时分，一直存在这样一个问题，那便是规划工程师有必要规则多少个模仿输入。关于一个只需求6个输入的体系而言，8个输入是否满意?需求会不会持续进步?一个特定的操控器系列可以处理多少个模仿输入?假如我的规划需求晋级至一个具有更多输入的器材，那么我的可选计划是什么?这种挑选有必要在极力满意项目的本钱要求、并一起适应客户和商场部分不断改动的标准要求的情况下做出。一种简略的解决计划便是使每个引脚都可以成为一个模仿输入，而这在曩昔是做不到的，I/O模仿多路复用器将其变为了实际。
I/O模仿多路复用器是一种大型交叉开关，它答应将任何引脚衔接至一个操控体系的模仿阵列。便是这样的一个多路复用器被内置于CY8C21x34可装备混合信号阵列之中。该器材每个引脚均具有一个开关，当某个开关被挑选时，则将其地点的引脚与一根模仿总线相连。该操控器系列供给了多达28个I/O引脚，每个引脚都有或许成为一个模仿输入。该总线还与一个模仿阵列相连。模仿阵列由4个可装备模块组成，当这些模块与数字资源组合在一起时，将构成杂乱的信号处理器。或许的模仿功用包含10位模仿-数字转化器(ADC)和比较器。
图2：具有电流DAC的模仿多路复用器。
传感器是一种换能器，用于把某种物理质变换成可进行电气丈量的参数。关于许多换能器来说，这种转化的终究结果是电压。例如，LM35温度传感器就供给了一个与温度成正比的输出电压。温度的丈量只需对输出电压进行数字化处理，选用恰当的转化公式(在本例中为：Temp=Vmeasured/10mV)即可把电压转化成温度。
以一个需求在体系中丈量16处温度的操控使用为例，简略的做法是在所需之处安放传感器并将其各自衔接至一个引脚。模仿阵列被装备为一个ADC并衔接至模仿总线。使用该拓扑结构，即可将每个传感器次序衔接至模仿总线并进行数字化处理。某些类型的传感器具有一个阻性输出，此类传感器包含热敏电阻、光电管、应力计和传导单元。这些传感器的信息读出需求经过电阻丈量来完结，一般的做法是选用一个DC电流来模仿传感器输出并丈量负载电压。
为了便利电阻的丈量，在CY8C21x34的模仿总线上增设了一个可编程电流DAC。该电流DAC可在两个范围内进行挑选和调理：0～20μA或0～400μA。如需读出电阻，则只要把传感器衔接至一个与模仿总线相连的引脚并敞开电流DAC即可，将会发生一个与电阻和电流的乘积持平的负载电压。可使用被装备为ADC的模仿模块来读出该电压。对该规划计划进行校准的办法之一是献身一个引脚来衔接一个外部基准电阻器。首要丈量基准电阻，测得的电压一直与电阻成正比;接着丈量传感器电阻，在已知丈量电压和基准电阻器阻值的情况下，即可核算传感器电阻：
现在，传感器电阻读数的准确度仅受限于基准电阻器的准确度和ADC的分辨率。任何增益差错都不会被带入核算之中。
然后，假定从前评论的操控使用在标准上有一个改动，即要求用热敏电阻来替代LM35。所选的特定热敏电阻具有10kW/25℃的标称电阻，简略的完结办法是把热敏电阻布设于所需的方位并将它们各自衔接至一个引脚。将一个剩余的引脚衔接至10kW基准电阻器，并设定电流DAC发生一个100μA的电流。经过将模仿阵列装备为一个ADC，即可次序丈量每个负载电压并核算一切热敏电阻的阻值，再使用适宜的方程来把这些电阻值转化为温度值。
图3：具有放电电路的模仿多路复用器。
有些类型的传感器具有容性输出，其间包含加快计和压力传感器。与发生DC负载电压的阻性传感器不同，当选用DC电流来鼓励时，容性传感器将发生一个斜坡电压，斜率与鼓励电流成正比，而与丈量电容成反比。为了便利该转化速率的丈量，在CY8C21x34的模仿总线上增设了一个放电开关。当被挑选时，该开关将把模仿总线放电至地电位。可选用多种可装备资源来操控其操作。如欲丈量斜坡，则把模仿模块装备成采样比较器。
比较器的输出担任操控放电开关。该拓扑结构构成了一个弛张振荡器(relaxaTIon oscillator)。当斜坡电压上升至跳变点(trip point)时，比较器将封闭放电通路并从头把模仿总线放电至地电位。然后，比较器开释开关，电压持续上升。比较器输出被馈送至装备了一个频率计数器或周期定时器的数字部分。电容值可以从丈量的数字信号推导出来。
现在，假定一个需求丈量压力的操控使用。微加工技能的开展使得可以使用固定在玻璃衬底上的硅薄膜来制造廉价的压力传感器。压力的改动会使薄膜发生偏移，然后导致电容的改动。但是，热膨胀也会引发电容的改动，使得这些传感器简单遭到温度的影响。相应的解决计划是在相同的衬底上设置一个基准电容器，并丈量两个电容的比值。
在丈量压力时，将两个容性输出均与PSoC引脚相连。模仿部分现在被装备为一个具有1.3V触发电平的采样比较器，并用于操控放电开关。电流源被设定为10μA。关于一个10pF的标称电容，发生的电压改动斜率为1V/μs。在该速率条件下，斜坡电压将需求1300ns的时刻才干到达1.3V的跳变点。数字部分核算出的频率为769kHz。丈量频率与丈量电容成反比。对每个电容进行次序丈量，并核算一个比值。这两个数值之比将消除任何因为电流源或用于核算频率的体系时钟的不精确性所引发的差错
