不只是高性能DSP，軟件定義SoC給音頻汽車工業(yè)等應用帶來多通道和AI等功能

供稿 / 2024-08-21 13:312538

作者：牟濤， XMOS亞太區(qū)市場和銷售負責人

XMOS推出的基于其第三代xcore架構的xcore.ai系列可編程SoC芯片，在一顆器件里面集成了邊緣AI、DSP、控制單元和I/O等功能，因而可以針對應用利用軟件將其定義為不同的器件系統(tǒng)，在保持靈活性和可編程性的同時提供優(yōu)異的性能，從而可以有更快的速度和更低的成本完成全新器件系統(tǒng)的開發(fā)。

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本文將介紹如何利用xcore.ai芯片開發(fā)DSP系統(tǒng)，并以XMOS與DSP Concepts近期宣布的合作協(xié)議為例，展示音頻開發(fā)人員如何將 XMOS 的高度確定性、低延遲的 xcore.ai 平臺與 DSP Concepts 的 Audio Weaver 軟件相結合，使用戶能夠利用多核架構并采用圖形化方式去設計和調試音頻和語音解決方案。

靈活地構建DSP系統(tǒng)

xcore 能夠以最低的系統(tǒng)物料清單成本來構建整個 DSP 系統(tǒng)，可支持包括定點和浮點格式的主要DSP工作負載。xcore平臺的靈活性還使解決方案能夠集成其他關鍵組件，例如 IO 協(xié)議、控制算法甚至人工智能組件。xcore 的獨特之處在于，整個 DSP 系統(tǒng)可以僅使用軟件構建。

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獨特的硬件可編程性

憑借其獨特的多線程、多核微架構，xcore.ai 提供了世界領先的具有可預測性的可編程能力，這對于需要極高實時性的 DSP 應用來說至關重要。xcore 的獨特架構可確保系統(tǒng)的不同部分互不干擾，從而提供 DSP 系統(tǒng)（尤其是支持多采樣率的系統(tǒng)）所需的穩(wěn)健性、低延遲和可確保的執(zhí)行時間。

提供豐富的功能

xcore.ai是一種獨特的可編程處理器陣列——每個xcore.ai具有16個硬件線程（HART），它們分屬2個獨立多線程處理器“單元”，其中每個單元配備512kB的SRAM存儲空間，以及一個能夠完成高效塊浮點運算的整數(shù)矢量單元，使每個 HART 都能執(zhí)行一套通用的控制、DSP、AI 和 IO 指令。強大的處理器間專用通信鏈路可在任意數(shù)量的xcore.ai芯片之間進行高速通信，并將這些器件變成一顆更大的器件。所有這一切都在同一個、同質和強大的開發(fā)環(huán)境中實現(xiàn)。

嵌入式 DSP

xcore.ai提供的多線程簡化了將具有硬件實時特性的DSP功能集成到單芯片嵌入式解決方案中的過程。

除了提供基本的DSP構建模塊庫，XMOS 還提供了一整套高級功能，例如 PDM 接口、聲學回聲消除、噪聲抑制、異步采樣率轉換、自動增益控制等。這些功能被封裝為參考應用，可以隨時進行修改和擴展，以滿足特定應用獨特的系統(tǒng)功能和接口要求，所有這些功能都被集成在一個高性價比的器件中。

主頻為800MHz的xcore.ai的高性能

800 MFLOPS的持續(xù)處理能力

1,600 MFLOPS的峰值處理能力

98,561 FFT/s

11,300浮點FFT/s

1,024-Pt復雜 FFT（Radix 2）/s

957M FIR filter taps/s

251M IIR filter (per biquad)/s

另外值得關注的是xcore.ai的可擴展性——XMOS在片上設計提供專用的XMOS互聯(lián)鏈路，支持用戶將多顆xcore.ai芯片連接在一起形成更大的系統(tǒng)并無縫擴展性能。

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使用合作伙伴的技術來打造各種解決方案，如構建DSP系統(tǒng)

XMOS的xcore系列芯片已經(jīng)建立了完善而豐富的生態(tài)系統(tǒng)，開發(fā)者可以利用這些生態(tài)伙伴的技術快速甚至是低代碼實現(xiàn)應用。例如，使用DSP Concepts公司提供的Audio Weaver工具，就可以跳過撰寫源代碼并設計音頻DSP系統(tǒng)。這個功能齊全的開發(fā)工具是業(yè)界的黃金標準，它支持工程師通過調用和刷新xcore可執(zhí)行項，就能在一塊開發(fā)板上進行完整音頻系統(tǒng)的設計、部署、調節(jié)和控制。

現(xiàn)場例證：觀看XMOS與DSP Concepts聯(lián)合舉辦的網(wǎng)絡研討會

該網(wǎng)絡研討會由XMOS與DSP Concepts聯(lián)合舉辦，在這個簡短的網(wǎng)絡研討會中，雙方深入探討了合作背后的細節(jié)，并探討了XMOS高確定性、低延遲的xcore.ai平臺與DSP Concepts的Audio Weaver軟件工具配合，正在徹底改變音頻和語音產品的開發(fā)過程。

xcore.ai多通道音頻開發(fā)板可支持全高速USB操作、USB Audio Class 2.0和1.0、MIDI、HID和DFU等音頻格式和版本。

該開發(fā)板集成了四個立體聲音頻DAC和兩個四通道音頻ADC，可同時支持8個雙向音頻流。它還包括用于S/PDIF和MIDI輸入和輸出端口的電信號和光信號接口。

DSP工具庫

· lib_dsp

· lib_xcore_math —— 一個完整的數(shù)學函數(shù)庫

· lib_src —— 采樣率轉換工具庫

用于語音應用的DSP

· 雙麥克風前端

· 音頻流水線功能包括回聲消除、干擾消除和噪聲抑制

· I2S到USB接口，支持的異步采樣率介于44.1 kHz – 192 kHz

· 雙向信號路徑

· 更多信息，請參見xcore-voice平臺介紹；點擊或復制以下鏈接到瀏覽器也可以了解詳情：