xCORE-200 MCU为何能做到音频和工业控制通吃？

　　XMOS公司是一家专注于设计音频MCU的公司，然而华为、博世（Bosch）、赛灵思（Xilinx）在去年先后对这家公司进行了战略投资。我们知道，华为专注于通信领域，博世专注于传感器领域，而赛灵思产品主要是FPGA。那么，这三家公司为什么会投资一家专注于做音频MCU设计的公司呢，该公司的产品优势何在？此外，XMOS MCU也适合于做工业控制和实时通信，那么，音频播放器与机器人和通信之间又有什么关系？
　　Hi-Fi播放器也能做到价格亲民
　　让我们先来看看几款发烧友级的音频播放器和耳放产品。第一款是韩国艾利和公司推出的台式Hi-Fi网络音乐播放器AK500N，其售价卖到了14000美金，它支持播放最高达384kHz 32位的PCM/DSD音乐文件。第二款是艾利和的音乐播放器AK240，售价2500美金，它同样支持播放最高达384kHz 32位的PCM/DSD音乐文件。
　　
　　图1：韩国艾利和公司台式Hi-Fi网络音乐播放器AK500N售价达到了14000美金。
　　再来看第三款产品——OPPO的HA2耳放，它也是一款高水平的384kHz/32位PCM音频解码器。它支持VOOC闪充技术，同时也可以当移动电源使用，售价仅1998元RMB。
　　
　　图2：OPPO HA2耳放售价仅1998元RMB，性能和索尼产品可比。
　　XMOS中国区销售经理张少雄在日前的媒体会上告诉记者，OPPO的这款售价不到2000元人民币的产品，性能可以和索尼五六千块的同类产品相比。这几款产品的相同点在哪呢？它们采用的都是XMOS的xCORE MCU解决方案。
　　xCORE-200 MCU为何能做到音频和工业控制通吃？
　　XMOS近日推出了其第二代MCU产品线：xCORE-200 MCU芯片和xCORE-AUDIO SoC芯片。张少雄介绍说，xCORE-200是通用多核MCU，xCORE-AUDIO为基于xCORE-200的SoC。xCORE-AUDIO与xCORE-200的物理层相同，根据行业应用将软件放进去做成SoC。xCORE和FPGA一样灵活，通过C/C++编程即可快速成型和量产。国内一些厂商用FPGA来做原型设计，这样很费事，而xCORE-AUDIO实现起来非常快。
　　xCORE-200与前一代芯片相比有三大区别：更高性能，之前几个系列速率最高为2GHz，xCORE-200的速率高达4GHz；更多内存，从之前的最高512kB到现在的1MB；更灵活的I/O。
　　xCORE-200兼容以前版本xCORE代码，可以很方便地移植。xCORE-200更容易使用——新的工具界面经过了优化，编译效率得到提高。此外，它提供更多IP库给客户，能够很快地实现设计。
　　xCORE-200性能翻一番，因为其一个时钟周期可以运行两条指令（通过指令流水线实现）。
　　xCORE-200包括三个系列：XE2xx（千兆以太网+USB系列）、XU2xx（USB系列）和XL2xx（灵活多核系列）。XE2xx相对高阶，带有千兆以太网和2个USB，最少16个核。XU2xx涵盖8~32个核。XL2xx最高只到16个核。三个系列都可提供TQFP封装，从而方便烙铁焊接，而以前产品的封装是BGA，不方便调试。
　　
　　图3：xCORE-200三个系列完整产品集。
　　图3为xCORE-200的评估板eXplorerKIT。它提供1个千兆以太网网口和2个USB 2.0端口。其上的xCORE-200芯片采用的是XE216-512-TQ128（XE系列，16个核，512KB SRAM，128脚TQFP封装），速率高达2000MIPS。此外，它有53个可用的Hardware Response IO口，具有3D加速度计和磁力计，以及6个伺服接口。
　　
　　图4：xCORE-200的评估板eXplorerKIT。
　　xCORE-200看好的应用有哪些？
　　张少雄指出，xCORE-200看好的应用包括以下几个方面。第一是高速实时数据采集，因为有千兆以太网和灵活的IO接口，需要更多的串口、CAN、以太网或USB，可以很快地实现。实时性加高速以太网和USB，就是xCORE-200的优势。
　　
　　图5：XMOS中国区销售经理张少雄介绍xCORE-200的优势。
　　第二是服务型机器人。除了在工业自动化领域，用于家庭服务的机器人会变多。XMOS的一家客户就设计了一款带有轮子的外卖机器人。国内送餐的机器人需要铺导轨，但它不需要（xCORE适合进行多轴控制和实时通信）。此外，它可以自由走动，并且能记忆位置、避开障碍和画地图。
　　第三是IoT。连接中转，比如汽车需要将CAN和以太网桥接（将汽车状态通过车联网与大数据连接），xCORE可以实现不同协议（如CAN、以太网和云端，注：云端通常采用移动通信模块连接，而这类模块又一般采用USB连接）之间的转换。此外，汽车也有用以太网实时传输音视频的需求，它也可以扩展到工业/安防等领域。
　　第四是时间敏感型网络。
　　第五是智能控制和高性能人机界面。比如手势识别，可用多通道xCORE-Audio板来实现。音频和超声波原理上一样，其精度和实时性比红外线好很多。
　　此外，xCORE-200提供对应的工具套件xTIMEcomposer，包括免费设计版和企业版两个版本。企业版提供现场支持保证（XMOS工程师在一定时间内回复客户问题），价格为4995美元/年。其设计效果一样，主要针对像霍尼韦尔、施耐德这样的大客户。
　　xCORE-AUDIO SoC提供Turn-Key解决方案
　　xCORE-AUDIO SoC本质上是xCORE-200的芯片，其设计主要针对的是HiFi级的高采样率解决方案、DSP实时音频处理输入输出，USB Audio以及AVB标准的应用。它侧重于针对消费类应用把价格下降，比如卡拉OK、会议等产品的量很大。
　　xCORE-AUDIO包括xCORE-AUDIO/Hi-Res和xCORE-AUDIO/Live两个系列，支持Android、iOS和Windows等所有平台。xCORE-AUDIO/Hi-Res支持非常高的解析度，采样率从44kHz到384kHz，解析精度从16位到32位，格式为PCM/DSD。通道数包括5.1和7.1声道，输出通道包括Analog、I2S、SPDIF和DSD/DoP。输入通道包括USB和SPDIF。DSP包括环绕声和卡拉OK，后续也会针对需求加入其它的DSP。同时，它还支持最新的USB Type C接口。开发板采用ESS DAC，保证了音频输出的质量。
　　
　　图6：xCORE-AUDIO/Hi-Res和xCORE-AUDIO/Live两个系列性能概览。
　　张少雄表示，xCORE-200性能非常优异，比ARM Cortex-M7的MCU还要强。同时，它提供了开发套件和免费的开发工具。此外，xCORE-200还非常适合于做多轴运动控制和实时通信。xCORE-AUDIO针对的是团购客户，能够帮助客户将设计快速导入市场。