xCORE-200 MCU為何能做到音頻和工業(yè)控制通吃？

XMOS公司是一家專注于設(shè)計(jì)音頻MCU的公司，然而華為、博世（Bosch）、賽靈思（Xilinx）在去年先后對(duì)這家公司進(jìn)行了戰(zhàn)略投資。我們知道，華為專注于通信領(lǐng)域，博世專注于傳感器領(lǐng)域，而賽靈思產(chǎn)品主要是FPGA。那么，這三家公司為什么會(huì)投資一家專注于做音頻MCU設(shè)計(jì)的公司呢，該公司的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)何在？此外，XMOS MCU也適合于做工業(yè)控制和實(shí)時(shí)通信，那么，音頻播放器與機(jī)器人和通信之間又有什么關(guān)系？

讓我們先來(lái)看看幾款發(fā)燒友級(jí)的音頻播放器和耳放產(chǎn)品。第一款是韓國(guó)艾利和公司推出的臺(tái)式Hi-Fi網(wǎng)絡(luò)音樂播放器AK500N，其售價(jià)賣到了14000美金，它支持播放最高達(dá)384kHz 32位的PCM/DSD音樂文件。第二款是艾利和的音樂播放器AK240，售價(jià)2500美金，它同樣支持播放最高達(dá)384kHz 32位的PCM/DSD音樂文件。

圖1：韓國(guó)艾利和公司臺(tái)式Hi-Fi網(wǎng)絡(luò)音樂播放器AK500N售價(jià)達(dá)到了14000美金。

再來(lái)看第三款產(chǎn)品——OPPO的HA2耳放，它也是一款高水平的384kHz/32位PCM音頻解碼器。它支持VOOC閃充技術(shù)，同時(shí)也可以當(dāng)移動(dòng)電源使用，售價(jià)僅1998元RMB。

圖2：OPPO HA2耳放售價(jià)僅1998元RMB，性能和索尼產(chǎn)品可比。

XMOS中國(guó)區(qū)銷售經(jīng)理張少雄在日前的媒體會(huì)上告訴記者，OPPO的這款售價(jià)不到2000元人民幣的產(chǎn)品，性能可以和索尼五六千塊的同類產(chǎn)品相比。這幾款產(chǎn)品的相同點(diǎn)在哪呢？它們采用的都是XMOS的xCORE MCU解決方案。

XMOS近日推出了其第二代MCU產(chǎn)品線：xCORE-200 MCU芯片和xCORE-AUDIO SoC芯片。張少雄介紹說，xCORE-200是通用多核MCU，xCORE-AUDIO為基于xCORE-200的SoC。xCORE-AUDIO與xCORE-200的物理層相同，根據(jù)行業(yè)應(yīng)用將軟件放進(jìn)去做成SoC。xCORE和FPGA一樣靈活，通過C/C++編程即可快速成型和量產(chǎn)。國(guó)內(nèi)一些廠商用FPGA來(lái)做原型設(shè)計(jì)，這樣很費(fèi)事，而xCORE-AUDIO實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常快。

xCORE-200與前一代芯片相比有三大區(qū)別：更高性能，之前幾個(gè)系列速率最高為2GHz，xCORE-200的速率高達(dá)4GHz；更多內(nèi)存，從之前的最高512kB到現(xiàn)在的1MB；更靈活的I/O。

xCORE-200兼容以前版本xCORE代碼，可以很方便地移植。xCORE-200更容易使用——新的工具界面經(jīng)過了優(yōu)化，編譯效率得到提高。此外，它提供更多IP庫(kù)給客戶，能夠很快地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。

xCORE-200性能翻一番，因?yàn)槠湟粋€(gè)時(shí)鐘周期可以運(yùn)行兩條指令（通過指令流水線實(shí)現(xiàn)）。

xCORE-200包括三個(gè)系列：XE2xx（千兆以太網(wǎng)+USB系列）、XU2xx（USB系列）和XL2xx（靈活多核系列）。XE2xx相對(duì)高階，帶有千兆以太網(wǎng)和2個(gè)USB，最少16個(gè)核。XU2xx涵蓋8~32個(gè)核。XL2xx最高只到16個(gè)核。三個(gè)系列都可提供TQFP封裝，從而方便烙鐵焊接，而以前產(chǎn)品的封裝是BGA，不方便調(diào)試。

圖3：xCORE-200三個(gè)系列完整產(chǎn)品集。

圖3為xCORE-200的評(píng)估板e(cuò)XplorerKIT。它提供1個(gè)千兆以太網(wǎng)網(wǎng)口和2個(gè)USB 2.0端口。其上的xCORE-200芯片采用的是XE216-512-TQ128（XE系列，16個(gè)核，512KB SRAM，128腳TQFP封裝），速率高達(dá)2000MIPS。此外，它有53個(gè)可用的Hardware Response IO口，具有3D加速度計(jì)和磁力計(jì)，以及6個(gè)伺服接口。

圖4：xCORE-200的評(píng)估板e(cuò)XplorerKIT。

張少雄指出，xCORE-200看好的應(yīng)用包括以下幾個(gè)方面。第一是高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，因?yàn)橛星д滓蕴W(wǎng)和靈活的IO接口，需要更多的串口、CAN、以太網(wǎng)或USB，可以很快地實(shí)現(xiàn)。實(shí)時(shí)性加高速以太網(wǎng)和USB，就是xCORE-200的優(yōu)勢(shì)。

圖5：XMOS中國(guó)區(qū)銷售經(jīng)理張少雄介紹xCORE-200的優(yōu)勢(shì)。

第二是服務(wù)型機(jī)器人。除了在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，用于家庭服務(wù)的機(jī)器人會(huì)變多。XMOS的一家客戶就設(shè)計(jì)了一款帶有輪子的外賣機(jī)器人。國(guó)內(nèi)送餐的機(jī)器人需要鋪導(dǎo)軌，但它不需要（xCORE適合進(jìn)行多軸控制和實(shí)時(shí)通信）。此外，它可以自由走動(dòng)，并且能記憶位置、避開障礙和畫地圖。

第三是IoT。連接中轉(zhuǎn)，比如汽車需要將CAN和以太網(wǎng)橋接（將汽車狀態(tài)通過車聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)連接），xCORE可以實(shí)現(xiàn)不同協(xié)議（如CAN、以太網(wǎng)和云端，注：云端通常采用移動(dòng)通信模塊連接，而這類模塊又一般采用USB連接）之間的轉(zhuǎn)換。此外，汽車也有用以太網(wǎng)實(shí)時(shí)傳輸音視頻的需求，它也可以擴(kuò)展到工業(yè)/安防等領(lǐng)域。

第四是時(shí)間敏感型網(wǎng)絡(luò)。

第五是智能控制和高性能人機(jī)界面。比如手勢(shì)識(shí)別，可用多通道xCORE-Audio板來(lái)實(shí)現(xiàn)。音頻和超聲波原理上一樣，其精度和實(shí)時(shí)性比紅外線好很多。

此外，xCORE-200提供對(duì)應(yīng)的工具套件xTIMEcomposer，包括免費(fèi)設(shè)計(jì)版和企業(yè)版兩個(gè)版本。企業(yè)版提供現(xiàn)場(chǎng)支持保證（XMOS工程師在一定時(shí)間內(nèi)回復(fù)客戶問題），價(jià)格為4995美元/年。其設(shè)計(jì)效果一樣，主要針對(duì)像霍尼韋爾、施耐德這樣的大客戶。

xCORE-AUDIO SoC提供Turn-Key解決方案

xCORE-AUDIO SoC本質(zhì)上是xCORE-200的芯片，其設(shè)計(jì)主要針對(duì)的是HiFi級(jí)的高采樣率解決方案、DSP實(shí)時(shí)音頻處理輸入輸出，USB Audio以及AVB標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用。它側(cè)重于針對(duì)消費(fèi)類應(yīng)用把價(jià)格下降，比如卡拉OK、會(huì)議等產(chǎn)品的量很大。

xCORE-AUDIO包括xCORE-AUDIO/Hi-Res和xCORE-AUDIO/Live兩個(gè)系列，支持Android、iOS和Windows等所有平臺(tái)。xCORE-AUDIO/Hi-Res支持非常高的解析度，采樣率從44kHz到384kHz，解析精度從16位到32位，格式為PCM/DSD。通道數(shù)包括5.1和7.1聲道，輸出通道包括Analog、I2S、SPDIF和DSD/DoP。輸入通道包括USB和SPDIF。DSP包括環(huán)繞聲和卡拉OK，后續(xù)也會(huì)針對(duì)需求加入其它的DSP。同時(shí)，它還支持最新的USB Type C接口。開發(fā)板采用ESS DAC，保證了音頻輸出的質(zhì)量。

圖6：xCORE-AUDIO/Hi-Res和xCORE-AUDIO/Live兩個(gè)系列性能概覽。

張少雄表示，xCORE-200性能非常優(yōu)異，比ARM Cortex-M7的MCU還要強(qiáng)。同時(shí)，它提供了開發(fā)套件和免費(fèi)的開發(fā)工具。此外，xCORE-200還非常適合于做多軸運(yùn)動(dòng)控制和實(shí)時(shí)通信。xCORE-AUDIO針對(duì)的是團(tuán)購(gòu)客戶，能夠幫助客戶將設(shè)計(jì)快速導(dǎo)入市場(chǎng)。