成熟的 XMOS 方案 ——「 XMOS USB Audio 」

2022年3月17日英国布里斯托尔 — 英国领先的芯片公司XMOS发布了其用于自动车牌识别（ALPR）的参考解决方案, 旨在将停车场的ALPR从复杂的资源密集型硬件转向简单的设备上的人工智能。

该方案是 XMOS 与计算专家 Cloudtop 合作开发，可以在 3-5 米的距离内以高精度读取缓慢移动的车牌。

借助 xcore.ai 芯片的功能，Cloudtop 的机器学习模型最初设计用于处理高分辨率视频帧，现已适应在不牺牲精度的低功耗、低成本场景中工作。

XMOS 和 Cloudtop 将于 3 月 28 日至 30 日在旧金山的 TinyML 峰会上展示该解决方案。

XMOS 是何来头？他凭借什么在竞争巨大的芯片领域占据一席之地？

XMOS 成立于2005年，主要设计用于物联网领域的高性能芯片，这些芯片可植入家用电器或是个人消费电子设备中。

市面上同类型的芯片产品并不少见，但 XMOS 处理器凭借着多核微控制器技术：xCore，该特性集 MCU、FPGA 和 DSP 特点于一身，在多种处理器中脱颖而出！

XMOS 芯片是一个 32 位高性能多核事件驱动处理器件，集 MCU、FPGA 和 DSP 特点于一身。

XMOS 可以完成像MCU的控制功能：

● 运算能力最高可达 2400 MIPS

● 高效单周期RISC指令

● 快速响应事件和中断

● 丰富IP支持 SPI, USB, CAN等

XMOS 可以实现类似DSP的复杂数据运算处理：

● 32 x 32 -> 64位高精度 DSP 功能模块

● 高效单周期执行

● 至少每秒16M次运算

● 实现傅里叶等复杂运算

XMOS 可实现像 FPGA的标准时序：

● 单个Xcore具有8个逻辑核

● 核间可独立、异步运行

● 核间高速数据传输

XMOS 独特的 xCORE 体系架构，硬件的 RTOS 运行机制，使它具备很高的执行速度，可以使用多个核来做多个算法，体现出有DSP的运算能力。它可以像 FPGA 那样灵活的配置引脚，通过软件灵活定义硬件外设，而不像 MCU 那样外设已经固定。

XMOS 这种特性带来的改变是，以往一些需要采用 MCU、DSP 和低端 FPGA 三颗芯片的方案，现在只用一个 XMOS 就能全部完成。

▲XMOS USB AUDIO XK-AUDIO-216-MC-AB

高性能往往还会带来高功耗，那么XMOS 系列芯片的功耗会不会也很大？

常用的 XU316 芯片功耗在300mW，不算特别适合于智能穿戴等对功耗敏感的应用，并不算是低功耗的32位MCU。但是在传统的一些需要使用 MCU、FPGA、DSP 的场合，使用XMOS会显得功耗更低。

XMOS内核性能强大、实时性非常高，外设扩展灵活，适合包括音频传输、电机控制、实时网络、麦克风阵列、USB多声道音频等对性能和实时性比较高的应用场合。

目前 XMOS 推出有三代产品，最新的产品系列是 xcore.ai 系列，在综合性能和价格上都比前代的产品更具优势。

XMOS 芯片专注应用于音频领域，主要有 USB AUDIO 和麦克风阵列两个应用方案。

今天来聊聊 XMOS 最为知名的应用 —— 「USB Audio 方案」！

USB Audio 方案，包括 HiFi 级别的耳放、USB 耳机、HiFi 级音响、专业录音设备、电脑/手机外置声卡等。

XMOS USB Audio 在数字音频上可实现高达 384khz 的采样率，且可灵活实现多种音频接口，如 IIS、DSD、S/PDIF 和 MIDI 等。该方案在音频行业内得到了非常高的认可，得到包括哈曼、IFI、OPPO、索尼等国际品牌采用。

▲ 木瓜电子 XMOS USB Audio 高性能和多功能评估板：PXUA08QF48

相比于其他的音频解决方案 XMOS 的 USB Audio 方案更具优势。

它不仅满足了音乐发烧爱好者在不同应用场合所需要的高性能、高灵活性接口、高音乐品质的还原等需求。

它独有的多逻辑核及灵活的 IO 可以通过编程满足不同应用场合，将 USB Audio 方案从独立声卡的两个声道拓展到 32 个声道，基本覆盖了现有各种音乐器件的通道需求。

XMOS USB Audio 方案还有以下优势：

● 多平台兼容，支持 Windows、Mac OS X、IOS、Linux、Android 多个操作系统平台。

● 支持多种音频采样率，支持 PCM：44.1kHz-768kHz；DSD64 、DSD128、DSD256、DSD512 以及 DOP64、DOP128、DOP256，满足音乐发烧友的不同需求。

● 多样化的音频接口，支持 I²S/TDM、S/PDIF、ADAT、Direct Stream Digital (DSD)和 MIDI 接口，满足客户对接口多样化的需求。

● 多通道音频支持，最高可支持 32 进 32 出的实际应用需求。

● 支持 UAC 2.0 和 UAC 1.0 ; 在USB 2.0 异步模式中，能够支持高达 768 KHz 的采样率。

XMOS 的国内重要战略伙伴和技术提供商、分销商木瓜电子(Pawpaw）在原厂的基础上进行研发积淀，可根据客户不同的场景和需求提供完善完善的 XMOS 的解决方案：

XMOS USB Audio-Hi-Fi播放声卡

XMOS USB Audio 方案实现USB外置声卡UAC2.0协议异步传输高清码率音频，实现高达768KHz PCM 和DSD 512音频解码，解决电脑/手机终端设备无法内置高清音频解码声卡的痛点，满足HiFi音频消费者的高保真无损播放设备的需求。

XMOS USB Audio-USB音频接口

XMOS USB Audio 方案实现USB外置声卡 UAC2.0 协议传输多通道音频高质量的输入输出，能够实现 I2S, MIDI, S/PDIF 等音频接口，实现对电脑/手机终端设备进行扩展多种音频接口和多通道音频传输，满足专业录音乐队/直播的多种乐器录音和高质量音频传输需求。

XMOS USB Audio-MQA音频解码

MQA 生态使用 XMOS XU216 芯片实现USB外置声卡设备解析播放 MQA 音频文件，能够完美展开 MQA 文件 3 unfold，是 MQA 生态圈目前位置最高的展开规格且实现使用 UAC 2.0 传输，满足MQA生态圈中解码高性能和 MQA 全解的应用需求。

▲ XU316-1024-QF60B-PP24

XU316-1024-QF60B-PP24 是 XMOS 最新发布的 XCORE.AI 系列的芯片，该芯片可实现上文中木瓜电子现有的 XMOS USB Audio 方案。

▲ 木瓜电子 XMOS USB Audio 高性能和多功能评估板：PXUA-XU316-KIT

基于 XU316 设计的 XMOS USB Audio HiFi 声卡评估板已经落地生产，此方案是高性能的HiFi播放声卡解决方案的完美选择，其优秀地结合了XMOS的专有的 XCORE 架构，高反转且灵活I/O，高精准时钟同步和高保真的数字音频传输。

● 采用标准的 UAC2.0 （USB Audio Class 2.0)协议和异步传输（Asynchronous）方式，其确保 USB 高带宽传输高清音频数据，同时能够高度兼容各大操作系统类如 Windows, Android ,Linux 等。

● 高反转且灵活I/O，能够轻易实现高速率的 I2S/ DSD 和 SPDIF 音频接口要求，能够满足多种音频接口和多通道的需求。

深圳市木瓜电子科技有限公司成立于2015年，是一家专注于提供音频芯片供应服务的芯片代理商和音频解决方案的技术提供商。

木瓜电子现拥有国内最专业的XMOS技术人才，英国XMOS芯片原厂授权麦克风阵列产品线国内深度的合作伙伴。且已成为XMOS体系国内最大的芯片供应商，并且在Hi-Fi音频细分领域为领先的方案和芯片供应商。

我们以“让高端音质不再昂贵”为使命，旨在用专业技术为客户赋能，助力音频领域的客户多快好省产出产品。我们目前提供的产品和服务有四大板块：芯片供应，评估板，PCBA模块，固件定制。

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