向传统可编程SOC宣战 多核微控制器冲击能耗新低

向传统可编程SOC宣战 多核微控制器冲击能耗新低

对于半导体公司而言，能耗挑战是个永恒的话题。尤其在工控、汽车、远程医疗等应用领域，对能耗要求日益严苛，因此很多厂商也将其注意力投向多核微控制器方向，期望以其独特方案，抢占多核市场，冲击能耗新低。在近期的一次采访中，记者了解到一家年轻的英国公司，开创性地研发出用于实时嵌入式应用的xCORE多核微控制器超越了传统MCU的功能，触发新一波能耗之战。

 

时序精确、编程可预测的多核微控制器

       XMOS公司企业传播总监Andy Gothard对xCORE多核微控制器的性能做了详细介绍，让记者了解到其在总值为210亿美元的全球可编程器件市场中是如何面向各种要求苛刻的应用。

            

             

                        XMOS公司企业传播总监Andy Gothard

 

       据Andy介绍，可配置的xCORE?多核微控制器技术提供了多个时序可确定的、并行执行高级代码的多达8个逻辑的32位内核/ tile，xtime的调度切换100％的时间确定性，达到10纳秒级的响应时间，每个内核的处理能力>60MIPS。可在一个C / C+ +环境中100％实现编程，它使客户能够使用软件准确地配置其设计所需外设和接口的组合，并利用时序精确的执行支持要求极为苛刻的硬实时需求，同时为高精度DSP和安全处理提供支持。可配置为各种外部设备和外部接口的任意组合。正是基于以上特性，创造了一种适用于要求苛刻型嵌入式应用的、独特而易于使用的平台。使得xCORE多核微控制器的响应灵敏度比传统的32位微控制器高100多倍，并且正在被诸如消费产品、音频、汽车和工业控制等行业快速地引入应用。

 

            

 

       下图中显示了爱特梅尔、Microchip器件运行的FreeRTOS操作系统，与xTIME硬件实时操作系统I / O硬件响应速度进行的对比，是在100MHz的时钟环境下进行公平比较的结果。

          

 

易用性与低成本

        xCORE另一显著特征就是易用性以及低成本。采用xCORE多核微控制器来进行设计非常容易，工程师能够在一个将应用软件、数字信号处理和可编程外设结合在一起的同一个直观的设计环境中工作。xCORE技术能够缩短开发周期，同时降低风险。采用xCORE的设计能够被快速地部署和便捷地扩展，然后比竞争性技术更快速地实现定制和升级。通过使用xCORE，公司能够用一种非常灵活的方式应对今天快速变化的市场需求。Andy也提供了一组XMOS与32位MCU、FPGA进行的成本与性能的比较分析数据，结果是XMOS的成本只有同类产品的1/5，性能却是其10倍。

 

          

 

       以下是XMOS 与集成了32位运算、DSP、FPGA以及复杂的外设传统SOC方案的对比图示，“我们使用XMOS能够代替三个独立开发系统，我们节省70％的BOM，节省了超过6个月开发时间，现在我们所有的新产品使用XCore编辑。” Meridian厂商反馈到。

 

              

xCORE-XA ：可编程SoC的下一个浪潮

       xCORE-XA代表了可编程SoC器件演化进程中的一次巨大的飞跃，采用eXtended架构的xCORE器件产品中的xCORE-XA?系列，它将该公司的可配置多核微控制器技术与一个超低功耗ARM Cortex-M3处理器结合在一起，这种新架构使嵌入式系统设计人员能够使用高级软件去配置一款器件，使它具有其设计确实需要的一套接口和外部设备，同时可以重新使用现有的ARM二进制代码并且利用超低功耗的外设。设计人员还可以添加实时数据背板外加控制处理以及DSP模块，通过使用多个xCORE处理器内核以及它所提供的ARM处理能力，可以运行更大的控制背板处理软件，如通信协议栈、标准图形库或复杂的监控系统。

 

       xCORE-XA在同一个低成本、超低功耗且可完全用C代码编程的可编程SoC中实现了上述所有的一切。其开创性在于：嵌入式系统设计师不必需要再在昂贵且耗电的可编程逻辑器件，不灵活的固定功能替代产品，或缺乏计算能力并受制于硬件定义外设集的传统微控制器之间进行选择。

 

       据了解，该系列的第一款器件XA-U8-1024带有八个32位处理器（七个xCORE逻辑内核外加一个ARM Cortex-M3处理器）、192KB SRAM和1024KB的闪存。该器件包括一个低能耗USB接口，各种超低能耗外设以及包括ADC、DAC、运算放大器和电容触摸传感比较器等在内的模拟功能。未来该系列成员还将包括六核和八核产品，其闪存大小将从512KB到1024KB，并提供以及带有或者不带低功耗USB 1.1接口的器件品种。

 

       向超低能耗发起的冲击另外一个贡献者归结于xCORE-XA架构提供了灵活的能耗管理模式。面向快速启动和时间查询模式时，仅需低于1uA的电流就可运行集成的实时时钟和32kHz外围设备。在省电模式下，该器件消耗的电流低于100nA，且可通过GPIO或复位输入即可唤醒。目前没有其他的可编程SoC能够实现这种等级的低功耗性能，Andy表示。