定制化可编程多核处理器 开启千兆网速IoT应用大门

定制化可编程多核处理器 开启千兆网速IoT应用大门

　　物联网市场面对庞大的数据量和更精准灵活的连接方式，需要微控制器处理更复杂的运算、同时具备卓越的响应速度、更高度的集成以及更低的功耗。

　　业界正加紧脚步开创崭新技术，以协助物联网时代更快速、可靠且高效率的数据传输。近几年崭露头角的XMOS公司，其独特的xCORE实时多核处理器其相较传统32位微处理器高于100多倍的响应灵敏度，正在被消费电子、音频、汽车和工业控制等行业快速引入应用，同时也吸引了华为、Bosch 、Xilinx等企业的战略投资。近日，《华强电子》记者采访了XMOS公司亚太区销售总监李锦龙和中国区销售经理张少雄，对于多核处理器不同于传统MCU的特性以及其在物联网市场中的价值凸显做了深入了解。

　　领先一步 定制化的可编程多核处理器

　　完全可编程是其区别于传统MCU的特性，颠覆了以往通过FPGA+DSP或者FPGA+MCU来做系统的方式。例如，采用专有eXtended 架构的最新xCORE-200控制器就是用软件去实现硬件外设功能(主要在数字部分)，编程语言大部分是C和C++，通过软件调用各种接口IP来实现硬件配置，高效编译成形，且相较于其他多核控制器产品往往需要多种开发工具联合完成设计的复杂开发环境，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一起的同一直观设计环境中工作，大大缩短了开发周期。据张少雄介绍，针对不同的行业应用加入软件，快速成型和快速量产的SoC将能够带来更多的便利。加入应用软件定制的SOC在使用的时候只需要根据已经设定好的相应的管脚进行相应的设计即可。

　　多核微控制器不同于传统的MCU最本质的一点就是可以处理并发实时任务的多个32位处理内核，由于拥有多个独立运行的核心，在运行时每个核心负责运行相对应的指令和响应而无需响应中断，因此多核微控制器可以有更高的响应灵敏度，同时可以计算出程序的运行时间。张少雄介绍到，以刚刚面市的全新xCORE-200为例，通过在单一器件上集成16个高性能32位RISC处理器内核，提供了高达2000MIPs的实时计算能力。

　　同样是可以编程为何有如此高的实时响应呢?这主要在于控制器产品中集成有一个负责整个器件的时间调度的关键元件xTIME，可对器件中各个组件的时序逻辑进行定义和响应，响应时间只要10ns，同时集成有一个I/O硬件响应端口，保证对I/O信号进行实时捕捉和逻辑处理，具有极快的响应速率，此外器件还包括一个xCONNECT模块用于核间以及各内部组件之间的通信，特点是零延迟开关切换。

　　开启千兆网速IoT应用的大门

　　正是因为以上特性，使得xCORE能面对全球可编程市场中各种严苛应用，特别是在实时和快速的数据采集、服务机器人、手势识别等方面更显优势。特别是针对服务类机器人应用方面，多轴控制与自由运动控制将xCORE的特性发挥到位，其实时通信能达到纳米级同步。张少雄举例一家已有合作公司采用XMOS平台开发出家庭老人服务机器人，系统无需辅设导轨，通过内部快速控制回路和多轴之间的实时通信、协作，机器人能记忆每次行走的路线，及时避开障碍物。

　　另外，李锦龙告诉记者，构建于xCORE-200基础之上的xCORE-AUDIO处理器专为满足高解析度消费性音频与复杂的多通道专业音频应用的需求而设计。可以让用户在一个单芯片、低成本、确定可靠和灵活的多核平台上创造出多达128条高解析度数字音频通道。并且在进行具体的定制时根据不同的目标和应用场景也可定制出不同的产品。如目标是立体声高解析度USB耳机放大器、解码器和功率放大器系统的新兴市场，有xCore-Audio Hi-Res;支持专业客户和专业音频应用，包括DJ工具包、混音、音频内用创作和远程会议技术的，则有xCore-Audio Live。例如，去年索尼发布的发烧级便携式耳机放大器PHA-2就选用了XMOS的USB音频解决方案，使用了xCORE XS1-U8-64 8内核多核微控制器。与Oppo的合作的发烧级Blu-ray播放器和耳机放大器中，通过采用基于xCORE-200多核微控制器处理器的xCORE-AUDIO Hi-Res系统级芯片。通过将每个比特都完美的USB音频、先进的输出格式与高达甚至高于384kHz的采样率结合在一起，为高解析度音频市场做出了榜样。

　　针对炙手可热的物联网市场，千兆以太网技术作为最新的高速以太网技术，其高容量、低延迟、低成本的优势，成为连接大数据服务器的最佳技术。因此，具备千兆以太网接口的多核微控制器在物联网时代也会有更大的需求。据张少雄介绍，xCORE-200多核微控制器是第一种可商用的、带有可编程MAC层的、支持互联网网页服务器的10/100/1000千兆以太网解决方案。提供相较于第一代处理器两倍的性能与四倍的片上SRAM存储。它们在一个高性能的、可编程的XMOS USB 2.0接口之外，还增加了一个灵活的千兆以太网端口。而这些器件还提供高达2Mbyte的片上闪存，以用于系统级集成与安全。这种性能与实时灵活性的结合，使得xCORE-200成为高性能用户、专业音频与新兴千兆网速物联网(IoT)应用的完美可编程平台。

（责任编辑：张哲）

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