CORE-XA架构MCU实现高性能与低功耗完美结合
发布时间：2014-12-16 11:31
发布者：designapp
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XMOS公司的xCORE架构MCU是一种全新理念的32位MCU，它用软件IP的方式实现了传统MCU的硬件外设，可以灵活地实现不同数量的外围接口。同时，xCORE架构极大地提升了外部事件响应速度。XMOS最新的CORE-XA芯片架构，通过集成低功耗ARMCortex-M3内核，更是能够覆盖对功耗敏感的更广阔的市场应用。 xCORE架构MCU的特点 XMOS公司企业传播总监Andy Gothard介绍说，xCORE架构MCU使用户能够用简单的代码实现类似SoC的芯片。传统的MCU外设(如UART、以太网、US B、SPI、CAN总线等)固定，不能更改，xCORE可以通过软件调用IP的方法，实现不同数量的串口和以太网等接口，使用户可以根据需求进行变更。 xCORE技术由英国Bristol大学的教授研发，它将芯片里同一个内存单元分开成逻辑上不同的核，执行并行运算。统一的CPU处理中心分出的多个逻辑核拥有各自独立的系统，能够并行处理外部事件，所有外设都能通过内核实现。 传统MCU的累加器通过总线与外设进行通信，其优点是外设可以直接使用，但是存在着中断和总线竞争。另外，累加器取指令要经过流水线和缓存，使得实时性变差。如果外部事件较多，MCU在处理完某个I/O口输入，再从另一个I/O口输出，其上升沿将会有很大抖动。xCORE架构抛开传统的MCU架构，没有缓存、中断和流水线，而是并行执行，可以预测所有事件的执行。因此，xCORE极大地提升了外部事件响应速度，无论有多少外部事件发生，其输出的抖动都非常小。 xTIME调度中心在硬件上实现了实时操作系统。xCORE实现了实时操作系统的任务处理，硬件响应端口是实时性的I/O，能够很大程度减轻内部xCORE的负担，完成不需要其执行的任务。要实现以太网、USB、UART等接口，不需要增加硬件实现，而是采用软件实现硬件功能。并且，每条指令都是单周期指令，可以用工具预测出运行任务所需要的时间。 在软件开发方面，Andy Gothard指出，xCORE MCU采用C或C++进行开发，而FPGA开发需要编写硬件描述语言。在中国，采用C或C++编程的工程师要比采用HDL或Verilog的工程师多，这样更方便工程师运用，再加上XMOS工具简单易用，产品非常容易上手。 【分页导航】 第1页：xCORE架构MCU的特点 第2页：xCORE架构MCU的应用案例 第3页：新系列CORE-XA架构MCU的改进 xCORE架构MCU的应用案例 xCORE MCU的性能与中低端FPGA接近，但是其功耗和售价比FPGA低很多。与传统MCU相比，其价格相差不大，但其性能是32位通用MCU的十倍。Meridian公司早期Hi-Fi音频产品采用MCU、DSP、FPGA以及一些接口芯片设计，这样需要用多个工具设计，并且电路板会做得很大。后来，该公司采用一颗xCORE MCU替代了早期采用多颗芯片的做法。一颗芯片就实现了所有功能，并且它的性能更好，电路板更小，开发工具也只需要一套。 SONY Walkman耳机放大器PHA2是xCORE MCU的另一个案例。它不经过手机内部的CODEC(最多48kHz采样率)处理，而是通过USB口与手机相连，可以192kHz的采样率还原真实声音。这对MCU的要求非常高，需要准确地还原声音的每个细节，对处理速度、响应性能要求非常高。xCORE就非常适合这类应用。另外，激光切割机采用一颗xCORE MCU就实现了对六个电机高速、精确的同步控制。 【分页导航】 第1页：xCORE架构MCU的特点 第2页：xCORE架构MCU的应用案例 第3页：新系列CORE-XA架构MCU的改进 新系列CORE-XA架构MCU的改进 CORE-XA架构MCU是XMOS最新系列MCU产品(见图)。它在xCORE架构中加入了一个ARM Cortex-M3低功耗内核(7个xCORE核+1个Cortex-M3核)，并保留了其低功耗外设。它能够覆盖对功耗要求较高的采用电池供电的应用市场。该MCU是XMOS与Silicon Labs旗下ENERGY Micro合作推出的产品，XMOS把Silicon Labs低功耗的优势集成了进来。  FPGA待机电流在1mA以上，不适合电池供电的应用，而搭载ENERGY Micro ARM内核的CORE-XA非常适合这类应用，并且其性能可以达到500MIPS(Cortex-M3运行时，性能是50MIPS)ENERGY Micro的Cortex-M3 MCU的待机电流可以达到100nA，在待机时仅用Cortex-M3内核执行，可以大幅延长电池寿命。 相比xCORE架构，CORE-XA架构能够覆盖更大的应用市场。电力监控应用经常需要设计两个以太网(一个做备份用)，xCORE可以单芯片实现，同时又能用其他核去实现DSP运算。CORE-XA MCU能够实现实时的网络通信，在物联网应用中，它能够提供灵活的接口组合，从而可以很方便地和外部设备对接。 【分页导航】 第1页：xCORE架构MCU的特点 第2页：xCORE架构MCU的应用案例 第3页：新系列CORE-XA架构MCU的改进 |
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