可穿戴智能设备热 低成本可编程SoC方案有谱 - 全文

　　引导语：随着物联网兴起，目前可穿戴智能设备市场非常火热，受芯片成本功耗以及设计复杂度等约束，谁能为可穿戴智能设备提供一个低成本、低功耗与更高处理能力的SoC级方案显得至关重要！

　　目前的低功耗ARM MO和M3微处理器供应商众多，在满足物联网应用上扮演着重要的角色。但由于其核的处理能力都在100MIPS以下，在一些对于系统要求较高的应用，工程师可能不得不去选择FPGA芯片。但是受芯片的成本和功耗限制，以及设计复杂度方面，FPGA的方案确实又会让工程师捉襟见肘。

　　来自英国布里斯托尔市一家年轻的芯片公司XMOS，最新发布了一款集成了ARM Cortex-M3多核微控制器xCORE-XA，创造了低成本、低功耗和可编辑的SoC解决方案，可为工程师提供更多的处理器的选择。

　　来自布里斯托尔大学的多核技术

　　XMOS 企业市场总监Andy Gothard介绍了XMOS是一家从布里斯托尔大学分离出来成立的半导体公司，研究成果来自大学的教授，投资方是Amadeus，DFJ Esprit和Foundation Capital基金， 开发出xCORETM多核微控制器的方案，采用实时快速反应的处理技术，成为微处理器领域新的领导者，产品2013年初开始正式商用。

　　Andy Gothard介绍了公司之前推出的xCORE处理器：“xCORE 采用了32位的8核（逻辑核）的架构，单核的处理能力达到了60MIPS以上，可并行处理多任务，内置了DSP和64KB的RAM，处理器的运算能力可达 500MIPS，非常强大，只需要纳秒级的反应时间，对外部事件的响应要比普通MCU和FPGA快100倍。开发编程可在C或C++的环境中完成编程，再加上有可配置的I/O接口和周边外围IP，工程师用起来非常方便。”他指出，xCORE处理器成本与32位MCU接近，在性能上是相当于中低阶的 FPGA，但功耗与价格与后者相比更有优势。

　　

　　XMOS企业市场总监Andy Gothard认为xCORE的8核技术领先市场，右为XMOX中国区市场经理Wilson Zhang

　　XMOX 中国区市场经理Wilson Zhang（张少雄）介绍，目前XMOS的xCORE芯片主要在声音方面的处理应用，例如AVB（语音会议系统）、索尼的通过USB传输的支持DSD格式的超高音质的音乐播放耳机（SONY PHA2 Headphone）等。XMOS已经推出低成本的开发工具（售价14.99美元），但公司首先会在美国和欧洲送出2500套免费开发板，中国工程师则有望在2014年一月拿到免费开发工具。

　　新发布集成Coretex-M3的CORE-XA

　　CORE-XA是公司的第四个系列的产品，最大的特点是集成了一个新的ARM CORTEX-M3的内核。市场上ARM的微处理器大受欢迎，因此XMOS与微控制器供应商Energy Micro（已经被Silicon Labs收购）合作，一起开发低功耗微控制器。“Energy Micro拥有极低功耗的ARM微控制器技术，我们将Energy Micro的低功耗控制技术整合到xCORE中。”Andy 说。具体做法是将原来的8个xCORE内核拿掉一个，加入一个ARM Coretex-M3的内核，并整合了Mirco Energy低功耗处理器技术，推出了新的CORE-XA。

　　在整合了Energy Micro的业界最低功耗的 ARM Cortex-M3技术后，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。没有其他的可编程SoC能够实现这种等级的低功耗性能。Andy补充说，目前Micro Energy后来被Silicon Labs收购，但双方的技术合作还在，并且会继续合作下去。

　　双方的合作见下面的公告来自最近的PR新闻稿内容：

　　xCORE-XA代表了可编程SoC器件演化进程中的一次巨大的飞跃，它是多核微控制器领导者XMOS公司与节能型ARM微控制器技术领导者Silicon Labs公司之间合作的成果。

　　“ARM Cortex处理器是当今SoC器件所采用的领先内核，并得到了一个由各种工具、伙伴以及软件所组成的生态系统的支持，”ARM应用系统市场营销副总裁 Nandan Nayampally说道：“ARM相信xCORE-XA代表了嵌入式系统的一个重大的进展，使工程师能够开发一种完全由高级软件配置的集成化SoC。 XMOS是这类可配置多核微控制器的领导者，而Silicon Labs拥有卓越的低能耗ARM Cortex-M3技术，通过把这两种强大的解决方案相结合，XMOS创造了一个全新的低功耗可编程的SoC产品种类。”

　　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。

　　Andy 认为，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的最大优势：

　　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。

　　

　　xCORE-XA的实物与技术特点说明

　　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32位处理器内核。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。它还提供了先进的DSP和安全处理。xCORE-XA扩展了这些功能，成为设计师了进入到丰富的ARM生态系统的桥梁，包括可以大大加速产品设计时间的标准代码库。

　　xCORE-XA产品型号与开发工具：

　　xCORE- XA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。

　　正如所有的xCORE-XA器件一样，XA-U8-1024可以使用XMOS不断扩大的软件库中的一系列多样化的xSOFTip软件外设，并且得到了 xTIMEcomposer工具套件的一种集成化设计流的支持，包括对ARM和多个xCORE处理器内核的全部设计输入、编译和调试的支持。

　　ANDY表示，工程师只需要通过xTIMEcomposer工具套件，分别完成ARM和多个xCORE处理器内核的全部设计输入、编译和调试的支持，开发过程很简单，也非常方便。工程师可以在其网站上免费下载，同时可以调用各种免费的IP。

　　后续还将发布内嵌不同的内存和芯片，再搭配不带USB和带USB接口的不同规格的芯片，来满足不同客户的需求。XA-U8-1024样品已经开始销售，价格16.50美元。2014年Q1正式量产。

　　XMOX在中国

　　XMOX中国区市场经理Wilson Zhang说，XMOX自2008年进入到中国，有包括易络盟在内的6家代理商，超过100家的客户，行业应用分布在音频、工控、AVB和马达控制等，随着中国业务的成长，XMOX于2013年在深圳科技园设立office。

　　在xCORE-XA发布后，凭借低功耗的特点，除之前与高质量音频处理相关的应用外，XMOX将有机会将业务扩展到智能控制、机器人、多轴马达控制、视频系统以及即时网络以及更多更广泛的物联网领域。

　　“目前可穿戴智能设备市场非常火热，在中国也有很多厂商在做产品的开发，xCORE-XA为可穿戴智能设备提供了一个低功耗与更高处理能力的SoC级方案，” Andy透露，目前已经有客户采用xCORE-XA开发便携式病人监测的设备。