去年七月，华为、博世(Bosch) 、赛灵思(Xilinx)先后对一家位于英国布里斯托尔的半导体公司XMOS进行了“战略性”投资，这使得面向嵌入式应用的多核微处理器市场再次成为业界关注的焦点。相对于目前较为成熟的通用MCU、以及已得到一定应用量的可编程FPGA来讲，是什么令到这些世界级大咖加入到这一新兴开发中来，想是必有过人之处。近期，《国际电子商情》邀请到XMOS公司亚太区销售总监李锦龙和中国区销售经理张少雄，来谈谈XMOS低成本、可编程多核微控制器的主要特点，以及近两年来XMOS在行业开发上的最新动向，相信也可以为中国同类型厂商提供另一条不错的开发思路。
节省开发成本和开发时间
在可编程开发领域，一般是通过FPGA+DSP或者FPGA+MCU来做系统；但如今，从英国布里斯托尔大学剥离出来成立的XMOS公司采用专有eXtended 架构的xCORE可编程多核微控制器，只需用一个芯片就能提供整体方案，不但节省板子空间，更能简化开发过程，节省开发成本和时间，采用C/C++编程，用一套开发工具、一套开发流程、一个软件版本管理即可。
那么，它是如何做到的呢？简单来讲，XMOS提供的芯片方案就是在硬件层实现了一个实时性的操作系统，以XMOS公司最新发布的xCORE-200系列为例，如下图如示：
●实际上，eXtended 架构很简单，里面的xcore 就是它的逻辑核，它们是并行跑的，每个xcore 都有自己一套独立的寄存器组，在运行过程中是自动处理的，核与核之间用xconnect来通信；
●而且这个xconnect通道非常独特，在芯片核与核之间它可以提供达到1Gbps 的通信速率，并且对所有核来说都是0延时；另外，还有一个独特的地方，就是如果板子上有两颗芯片，也可以用xconnect 连接起来，且他们之间的通信速度可以达到500mbps，也是0延时，而且这个距离可以几米远；
●XMOS芯片的概念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，大大加快了产品上市的时间；
●包括它实时、灵活的通用输入/输出GPIO，每个GPIO 都有多种灵活功能，而且是独立执行的，不需要CPU干预，大大减轻了CPU的负担；
●同时XMOS芯片还是一个时间可确定的架构，因为没有中断，不涉及出栈入栈（硬件自己处理了）的动作，所有你的代码执行时间是完全可预测的，例如，你的代码第一行到第100行需要多少时间执行是可以通过开发工具里面的时间分析工具算出来的。
尤其值得一提的是，在最新推出的xCORE-200系列中，通过在单一器件上集成16个高性能32位RISC处理器内核，首批xCORE-200器件提供了高达2000MIPs的实时计算能力；同时它也是第一种可商用的、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。据介绍，目前XMOS已开始向思科、Helitune和Pivitec付运首批xCORE-200千兆以太网多核微控制器，主要用于专业音频与新兴千兆网速物联网（IoT）应用中。
该系列完整的产品线如下图所示。xCORE-200系列第一个成员XE216-512-TQ128的样品现已可以提供，大批量订购时的价格将低于4.75美元，并且将有一整套器件在接下来的几个月里面市。带有24个与32个高性能32位处理器内核的先进xCORE-200产品将在2015下半年供货。
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什么样的系统开发可以优先考虑XMOS？
工程师在XMOS芯片方案上进行开发时，特别要注意要有操作系统的概念去开发，从传统的流水线设计程序转到并发性设计，把单任务的代码分散到多任务。那么，开发什么样的系统时可以考虑选用这种芯片方案呢？当然，首选的是——对实时性、灵活性要求较高、需要高速并行处理的应用。
例如，在数据采集应用中，那些对实时性和数据吞吐量较高的场合，可以利用XMOS平台实时、灵活的输入输出I/O接口、更多各种类型的串口、CAN、高速USB、以太网接口等来满足多种需求。针对服务类机器人的开发上，目前韩国已有一家公司采用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，在物联网中转部份的网关和桥接部分，特别是在汽车电子需要多个CAN，以及CAN与以太网的联接上，为了实现车联网中各种汽车车身数据的大联网要求，借助XMOS芯片方案可以达成不同协议之间的转换，包括CAN、以太网、云端应用等等，这些也可以扩展至安防、楼宇自动化等范畴。而一些实时要求较高的网络，例如需要进行实时操作的应用，以及极具发展潜力的AVB网络音视频实时传输技术等，都是XMOS技术平台的擅长之处。还有智能控制及先进人机界面的开发，可以通过接入多种控制信号（如手势控制、超波控制等等），在XMOS芯片内部嵌入控制识别算法，以实现高精度、快速准确的判断和控制。
同时，XMOS强调，公司目前渴望在上述新兴市场上寻找创新型中国公司建立合作伙伴关系，一方面借助自己的技术实力，协助中国厂商实现产品开发；另一方面，也可以也可以运用公司目前在国外的渠道通路，积极帮助中国厂商开拓海外市场。
为了加大对中国开发厂商的支持力度，近期，XMOS公司除了在其网站内容方面加快了汉化程度之外；公司还升级了其xTimeComposor工具套件，其中分为免费的、面向个人用户的开发工具和xSOFTip库，以支持客户快速实现其应用；以及收费类面向大客户企业版的线上支持工具。
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高清Hi-Fi应用尤为成功
实际上，通过多年来的投入与经验积累，XMOS芯片方案在Hi-Fi音频应用领域的开发颇有成就，并与多家国际品牌厂商保持紧密的合作关系。
其中，SONY索尼就是一个代表。例如，去年索尼发布的发烧级便携式耳机放大器PHA-2（见下图）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。PHA-2将多个高保真USB接口与一个高分辨率DAC和一个高质量的耳机放大器结合在一起。xCORE可通过USB解析Audio Class 2和直接数字流（DSD）高保真音质，能够处理采样率高达到384kHz和全24位解析度的音乐文件，从而提供演播室级质量的数字音频。并且在半年之后，在索尼新一代产品PHA-3中同样采用的XMOS公司的芯片方案，新产品开发速度之快可见一斑。
而近期，XMOS在移动高解析度音频市场上也大有斩获。在与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（SoC），可以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带来一种全新的方案。
xCORE-AUDIO处理器基于xCORE-200多核微控制器，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，除了主要针对立体声高解析度USB耳机放大器、解码器（DAC）和功率放大器（AVR）市场的xCORE-AUDIO Hi-Res系列之外；还包括面向专业用户和专业音频应用，如DJ工具包、混音、音频内容创作和远程会议技术的xCORE-AUDIO Live系列。该系列两条产品线的具体规格如下表所示。
据了解，目前立体声Hi-Res-2系列已开始向首批客户提供样片，大批量订购时的价格将低于2美元，而xCORE-AUDIO Live的首批产品也将于近期推出。
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责编：Quentin
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