對于半導(dǎo)體公司而言，能耗挑戰(zhàn)是個永恒的話題。尤其在工控、汽車、遠程醫(yī)療等應(yīng)用領(lǐng)域，對能耗要求日益嚴苛，因此很多廠商也將其注意力投向多核微控制器方向，期望以其獨特方案，搶占多核市場，沖擊能耗新低。在近期的一次采訪中，記者了解到一家年輕的英國公司，開創(chuàng)性地研發(fā)出用于實時嵌入式應(yīng)用的xCORE多核微控制器超越了傳統(tǒng)MCU的功能，觸發(fā)新一波能耗之戰(zhàn)。

時序精確、編程可預(yù)測的多核微控制器

XMOS公司企業(yè)傳播總監(jiān)Andy Gothard對xCORE多核微控制器的性能做了詳細介紹，讓記者了解到其在總值為210億美元的全球可編程器件市場中是如何面向各種要求苛刻的應(yīng)用?！?p style='text-align:center;text-indent: 0px;'>

XMOS公司企業(yè)傳播總監(jiān)Andy Gothard

據(jù)Andy介紹，可配置的xCORE?多核微控制器技術(shù)提供了多個時序可確定的、并行執(zhí)行高級代碼的多達8個邏輯的32位內(nèi)核/ tile，xtime的調(diào)度切換100％的時間確定性，達到10納秒級的響應(yīng)時間，每個內(nèi)核的處理能力>60MIPS?？稍谝粋€C / C 環(huán)境中100％實現(xiàn)編程，它使客戶能夠使用軟件準確地配置其設(shè)計所需外設(shè)和接口的組合，并利用時序精確的執(zhí)行支持要求極為苛刻的硬實時需求，同時為高精度DSP和安全處理提供支持?？膳渲脼楦鞣N外部設(shè)備和外部接口的任意組合。正是基于以上特性，創(chuàng)造了一種適用于要求苛刻型嵌入式應(yīng)用的、獨特而易于使用的平臺。使得xCORE多核微控制器的響應(yīng)靈敏度比傳統(tǒng)的32位微控制器高100多倍，并且正在被諸如消費產(chǎn)品、音頻、汽車和工業(yè)控制等行業(yè)快速地引入應(yīng)用。

下圖中顯示了愛特梅爾、Microchip器件運行的FreeRTOS操作系統(tǒng)，與xTIME硬件實時操作系統(tǒng)I / O硬件響應(yīng)速度進行的對比，是在100MHz的時鐘環(huán)境下進行公平比較的結(jié)果?！?/p>

易用性與低成本

xCORE另一顯著特征就是易用性以及低成本。采用xCORE多核微控制器來進行設(shè)計非常容易，工程師能夠在一個將應(yīng)用軟件、數(shù)字信號處理和可編程外設(shè)結(jié)合在一起的同一個直觀的設(shè)計環(huán)境中工作。xCORE技術(shù)能夠縮短開發(fā)周期，同時降低風(fēng)險。采用xCORE的設(shè)計能夠被快速地部署和便捷地擴展，然后比競爭性技術(shù)更快速地實現(xiàn)定制和升級。通過使用xCORE，公司能夠用一種非常靈活的方式應(yīng)對今天快速變化的市場需求。Andy也提供了一組XMOS與32位MCU、FPGA進行的成本與性能的比較分析數(shù)據(jù)，結(jié)果是XMOS的成本只有同類產(chǎn)品的1/5，性能卻是其10倍。　

以下是XMOS 與集成了32位運算、DSP、FPGA以及復(fù)雜的外設(shè)傳統(tǒng)SOC方案的對比圖示，“我們使用XMOS能夠代替三個獨立開發(fā)系統(tǒng)，我們節(jié)省70％的BOM，節(jié)省了超過6個月開發(fā)時間，現(xiàn)在我們所有的新產(chǎn)品使用XCore編輯?！?Meridian廠商反饋到。

xCORE-XA：可編程SoC的下一個浪潮

xCORE-XA代表了可編程SoC器件演化進程中的一次巨大的飛躍，采用eXtended架構(gòu)的xCORE器件產(chǎn)品中的xCORE-XA™系列，它將該公司的可配置多核微控制器技術(shù)與一個超低功耗ARMCortex-M3處理器結(jié)合在一起，這種新架構(gòu)使嵌入式系統(tǒng)設(shè)計人員能夠使用高級軟件去配置一款器件，使它具有其設(shè)計確實需要的一套接口和外部設(shè)備，同時可以重新使用現(xiàn)有的ARM二進制代碼并且利用超低功耗的外設(shè)。設(shè)計人員還可以添加實時數(shù)據(jù)背板外加控制處理以及DSP模塊，通過使用多個xCORE處理器內(nèi)核以及它所提供的ARM處理能力，可以運行更大的控制背板處理軟件，如通信協(xié)議棧、標(biāo)準圖形庫或復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。

xCORE-XA在同一個低成本、超低功耗且可完全用C代碼編程的可編程SoC中實現(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)微控制器之間進行選擇。

據(jù)了解，該系列的第一款器件XA-U8-1024帶有八個32位處理器（七個xCORE邏輯內(nèi)核外加一個ARMCortex-M3處理器）、192KBSRAM和1024KB的閃存。該器件包括一個低能耗USB接口，各種超低能耗外設(shè)以及包括ADC、DAC、運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USB1.1接口的器件品種。

向超低能耗發(fā)起的沖擊另外一個貢獻者歸結(jié)于xCORE-XA架構(gòu)提供了靈活的能耗管理模式。面向快速啟動和時間查詢模式時，僅需低于1uA的電流就可運行集成的實時時鐘和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。目前沒有其他的可編程SoC能夠?qū)崿F(xiàn)這種等級的低功耗性能，Andy表示。