可穿戴智能設(shè)備熱 低成本可編程SoC方案有譜 - 全文

　　引導(dǎo)語：隨著物聯(lián)網(wǎng)興起，目前可穿戴智能設(shè)備市場(chǎng)非常火熱，受芯片成本功耗以及設(shè)計(jì)復(fù)雜度等約束，誰能為可穿戴智能設(shè)備提供一個(gè)低成本、低功耗與更高處理能力的SoC級(jí)方案顯得至關(guān)重要！

　　目前的低功耗ARM MO和M3微處理器供應(yīng)商眾多，在滿足物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上扮演著重要的角色。但由于其核的處理能力都在100MIPS以下，在一些對(duì)于系統(tǒng)要求較高的應(yīng)用，工程師可能不得不去選擇FPGA芯片。但是受芯片的成本和功耗限制，以及設(shè)計(jì)復(fù)雜度方面，F(xiàn)PGA的方案確實(shí)又會(huì)讓工程師捉襟見肘。

　　來自英國(guó)布里斯托爾市一家年輕的芯片公司XMOS，最新發(fā)布了一款集成了ARM Cortex-M3多核微控制器xCORE-XA，創(chuàng)造了低成本、低功耗和可編輯的SoC解決方案，可為工程師提供更多的處理器的選擇。

　　來自布里斯托爾大學(xué)的多核技術(shù)

　　XMOS 企業(yè)市場(chǎng)總監(jiān)Andy Gothard介紹了XMOS是一家從布里斯托爾大學(xué)分離出來成立的半導(dǎo)體公司，研究成果來自大學(xué)的教授，投資方是Amadeus，DFJ Esprit和Foundation Capital基金， 開發(fā)出xCORETM多核微控制器的方案，采用實(shí)時(shí)快速反應(yīng)的處理技術(shù)，成為微處理器領(lǐng)域新的領(lǐng)導(dǎo)者，產(chǎn)品2013年初開始正式商用。

　　Andy Gothard介紹了公司之前推出的xCORE處理器：“xCORE 采用了32位的8核（邏輯核）的架構(gòu)，單核的處理能力達(dá)到了60MIPS以上，可并行處理多任務(wù)，內(nèi)置了DSP和64KB的RAM，處理器的運(yùn)算能力可達(dá) 500MIPS，非常強(qiáng)大，只需要納秒級(jí)的反應(yīng)時(shí)間，對(duì)外部事件的響應(yīng)要比普通MCU和FPGA快100倍。開發(fā)編程可在C或C++的環(huán)境中完成編程，再加上有可配置的I/O接口和周邊外圍IP，工程師用起來非常方便。”他指出，xCORE處理器成本與32位MCU接近，在性能上是相當(dāng)于中低階的 FPGA，但功耗與價(jià)格與后者相比更有優(yōu)勢(shì)。

　　XMOS企業(yè)市場(chǎng)總監(jiān)Andy Gothard認(rèn)為xCORE的8核技術(shù)領(lǐng)先市場(chǎng)，右為XMOX中國(guó)區(qū)市場(chǎng)經(jīng)理Wilson Zhang

　　XMOX 中國(guó)區(qū)市場(chǎng)經(jīng)理Wilson Zhang（張少雄）介紹，目前XMOS的xCORE芯片主要在聲音方面的處理應(yīng)用，例如AVB（語音會(huì)議系統(tǒng)）、索尼的通過USB傳輸?shù)闹С諨SD格式的超高音質(zhì)的音樂播放耳機(jī)（SONY PHA2 Headphone）等。XMOS已經(jīng)推出低成本的開發(fā)工具（售價(jià)14.99美元），但公司首先會(huì)在美國(guó)和歐洲送出2500套免費(fèi)開發(fā)板，中國(guó)工程師則有望在2014年一月拿到免費(fèi)開發(fā)工具。

　　新發(fā)布集成Coretex-M3的CORE-XA

　　CORE-XA是公司的第四個(gè)系列的產(chǎn)品，最大的特點(diǎn)是集成了一個(gè)新的ARM CORTEX-M3的內(nèi)核。市場(chǎng)上ARM的微處理器大受歡迎，因此XMOS與微控制器供應(yīng)商Energy Micro（已經(jīng)被Silicon Labs收購(gòu)）合作，一起開發(fā)低功耗微控制器?！癊nergy Micro擁有極低功耗的ARM微控制器技術(shù)，我們將Energy Micro的低功耗控制技術(shù)整合到xCORE中。”Andy 說。具體做法是將原來的8個(gè)xCORE內(nèi)核拿掉一個(gè)，加入一個(gè)ARM Coretex-M3的內(nèi)核，并整合了Mirco Energy低功耗處理器技術(shù)，推出了新的CORE-XA。

　　在整合了Energy Micro的業(yè)界最低功耗的 ARM Cortex-M3技術(shù)后，xCORE-XA架構(gòu)提供了靈活的能耗管理模式。面向快速啟動(dòng)和時(shí)間查詢模式時(shí)，僅需低于1uA的電流就可運(yùn)行集成的實(shí)時(shí)時(shí)鐘和32kHz外圍設(shè)備。在省電模式下，該器件消耗的電流低于100nA，且可通過GPIO或復(fù)位輸入即可喚醒。沒有其他的可編程SoC能夠?qū)崿F(xiàn)這種等級(jí)的低功耗性能。Andy補(bǔ)充說，目前Micro Energy后來被Silicon Labs收購(gòu)，但雙方的技術(shù)合作還在，并且會(huì)繼續(xù)合作下去。

　　雙方的合作見下面的公告來自最近的PR新聞稿內(nèi)容：

　　xCORE-XA代表了可編程SoC器件演化進(jìn)程中的一次巨大的飛躍，它是多核微控制器領(lǐng)導(dǎo)者XMOS公司與節(jié)能型ARM微控制器技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者Silicon Labs公司之間合作的成果。

　　“ARM Cortex處理器是當(dāng)今SoC器件所采用的領(lǐng)先內(nèi)核，并得到了一個(gè)由各種工具、伙伴以及軟件所組成的生態(tài)系統(tǒng)的支持，”ARM應(yīng)用系統(tǒng)市場(chǎng)營(yíng)銷副總裁 Nandan Nayampally說道：“ARM相信xCORE-XA代表了嵌入式系統(tǒng)的一個(gè)重大的進(jìn)展，使工程師能夠開發(fā)一種完全由高級(jí)軟件配置的集成化SoC。 XMOS是這類可配置多核微控制器的領(lǐng)導(dǎo)者，而Silicon Labs擁有卓越的低能耗ARM Cortex-M3技術(shù)，通過把這兩種強(qiáng)大的解決方案相結(jié)合，XMOS創(chuàng)造了一個(gè)全新的低功耗可編程的SoC產(chǎn)品種類?！?/p>

　　這種新架構(gòu)使嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠使用高級(jí)軟件去配置一款器件，使它具有其設(shè)計(jì)確實(shí)需要的一套接口和外部設(shè)備，同時(shí)可以重新使用現(xiàn)有的ARM二進(jìn)制代碼并且利用超低功耗的外設(shè)。設(shè)計(jì)人員還可以添加實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)背板外加控制處理以及DSP模塊，通過使用多個(gè)xCORE處理器內(nèi)核以及它所提供的ARM處理能力，可以運(yùn)行更大的控制背板處理軟件，如通信協(xié)議棧、標(biāo)準(zhǔn)圖形庫(kù)或復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。

　　xCORE-XA在同一個(gè)低成本、超低功耗且可完全用C代碼編程的可編程 SoC中實(shí)現(xiàn)了上述所有的一切。其開創(chuàng)性在于：嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)師不必需要再在昂貴且耗電的可編程邏輯器件，不靈活的固定功能替代產(chǎn)品，或缺乏計(jì)算能力并受制于硬件定義外設(shè)集的傳統(tǒng)微控制器之間進(jìn)行選擇。

　　Andy 認(rèn)為，設(shè)計(jì)人員還可以添加實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)背板外加控制處理以及DSP模塊，通過使用多個(gè)xCORE處理器內(nèi)核以及它所提供的ARM處理能力，可以運(yùn)行更大的控制背板處理軟件，如通信協(xié)議棧、標(biāo)準(zhǔn)圖形庫(kù)或復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。

　　xCORE-XA的最大優(yōu)勢(shì)：

　　xCORE- XA在同一個(gè)低成本、超低功耗且可完全用C代碼編程的可編程SoC中實(shí)現(xiàn)了上述所有的一切。其開創(chuàng)性在于：嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)師不必需要再在昂貴且耗電的可編程邏輯器件，不靈活的固定功能替代產(chǎn)品，或缺乏計(jì)算能力并受制于硬件定義外設(shè)集的傳統(tǒng)微控制器之間進(jìn)行選擇。

　　xCORE-XA的實(shí)物與技術(shù)特點(diǎn)說明

　　可配置的xCORE多核微控制器技術(shù)提供了多個(gè)時(shí)序可確定的、并行執(zhí)行高級(jí)代碼的32位處理器內(nèi)核。它使客戶能夠使用軟件準(zhǔn)確地配置其設(shè)計(jì)所需外設(shè)和接口的組合，并利用時(shí)序精確的執(zhí)行支持要求極為苛刻的硬實(shí)時(shí)需求。它還提供了先進(jìn)的DSP和安全處理。xCORE-XA擴(kuò)展了這些功能，成為設(shè)計(jì)師了進(jìn)入到豐富的ARM生態(tài)系統(tǒng)的橋梁，包括可以大大加速產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)代碼庫(kù)。

　　xCORE-XA產(chǎn)品型號(hào)與開發(fā)工具：

　　xCORE- XA系列的第一款器件XA-U8-1024帶有八個(gè)32位處理器（七個(gè)xCORE邏輯內(nèi)核外加一個(gè)ARM Cortex-M3處理器）、192KB SRAM和1024KB的閃存。該器件包括一個(gè)低能耗USB接口，各種超低能耗外設(shè)以及包括ADC、DAC、運(yùn)算放大器和電容觸摸傳感比較器等在內(nèi)的模擬功能。未來該系列成員還將包括六核和八核產(chǎn)品，其閃存大小將從512KB到1024KB，并提供以及帶有或者不帶低功耗USB 1.1接口的器件品種。

　　正如所有的xCORE-XA器件一樣，XA-U8-1024可以使用XMOS不斷擴(kuò)大的軟件庫(kù)中的一系列多樣化的xSOFTip軟件外設(shè)，并且得到了 xTIMEcomposer工具套件的一種集成化設(shè)計(jì)流的支持，包括對(duì)ARM和多個(gè)xCORE處理器內(nèi)核的全部設(shè)計(jì)輸入、編譯和調(diào)試的支持。

　　ANDY表示，工程師只需要通過xTIMEcomposer工具套件，分別完成ARM和多個(gè)xCORE處理器內(nèi)核的全部設(shè)計(jì)輸入、編譯和調(diào)試的支持，開發(fā)過程很簡(jiǎn)單，也非常方便。工程師可以在其網(wǎng)站上免費(fèi)下載，同時(shí)可以調(diào)用各種免費(fèi)的IP。

　　后續(xù)還將發(fā)布內(nèi)嵌不同的內(nèi)存和芯片，再搭配不帶USB和帶USB接口的不同規(guī)格的芯片，來滿足不同客戶的需求。XA-U8-1024樣品已經(jīng)開始銷售，價(jià)格16.50美元。2014年Q1正式量產(chǎn)。

　　XMOX在中國(guó)

　　XMOX中國(guó)區(qū)市場(chǎng)經(jīng)理Wilson Zhang說，XMOX自2008年進(jìn)入到中國(guó)，有包括易絡(luò)盟在內(nèi)的6家代理商，超過100家的客戶，行業(yè)應(yīng)用分布在音頻、工控、AVB和馬達(dá)控制等，隨著中國(guó)業(yè)務(wù)的成長(zhǎng)，XMOX于2013年在深圳科技園設(shè)立office。

　　在xCORE-XA發(fā)布后，憑借低功耗的特點(diǎn)，除之前與高質(zhì)量音頻處理相關(guān)的應(yīng)用外，XMOX將有機(jī)會(huì)將業(yè)務(wù)擴(kuò)展到智能控制、機(jī)器人、多軸馬達(dá)控制、視頻系統(tǒng)以及即時(shí)網(wǎng)絡(luò)以及更多更廣泛的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。

　　“目前可穿戴智能設(shè)備市場(chǎng)非常火熱，在中國(guó)也有很多廠商在做產(chǎn)品的開發(fā)，xCORE-XA為可穿戴智能設(shè)備提供了一個(gè)低功耗與更高處理能力的SoC級(jí)方案，” Andy透露，目前已經(jīng)有客戶采用xCORE-XA開發(fā)便攜式病人監(jiān)測(cè)的設(shè)備。