三核异构，跨界处理新引擎—君正X2000 的跨界能力

一、概述

X2000 是北京君正公司推出的新一代 SoC 产品。该产品有诸多亮点，比如XBurst®2 的首次亮相、双 XBurst®2+ XBurst®0 的三核异构布局、符合IEEE1588-2002 标准的千兆网口、三个摄像头接入能力、君正低功耗技术的继承和发展，等等。这些产品亮点均值得广大用户不断挖掘、创新应用。

X2000 具有三个 CPU 核：2 个 XBurst®2 和 1 个 XBurst®0。CPU 的异构布局，给该产品用于跨界领域提供了技术基础。本文就 X2000 的三核特点进行梳理，并通过一个应用案例展现其灵活的跨界能力。

二、 X2000 的三核

X2000 内部除了专用的处理器如 VPU、ISP 以外，其微处理器内核由 2 个XBurst®2 和 1 个 XBurst0 组成。

主 CPU—双 XBurst®2 核

XBurst®2 是北京君正 CPU 内核技术 XBurst 的最新一代产品。其主要特点有：

XBurst®2 额定工作频率为 1.2GHz
基于 32-bit MIPS32 ISA R5 和 MIPS SIMD 指令集架构：MSA128
扩展了 Ingenic 128bit SIMD 指令集：MXA128
基于同步多线程技术（Simultaneous Multi Threading）的双逻辑核，与双物理核相比，双核协同性更强，能效比更高
L1 Instruction Cache 和 Data Cache 分别为 32KB
Floating Point Unit 和 Programmable Memory Management Unit
L2 Cache 512KB
高级能耗管理，硬件级闲置硬件模块关时钟技术

特色第三核—XBurst®0 核

X2000 的第三个 CPU 核，是利用君正技术的 XBurst®0 核，其主要特点有：

XBurst®0 的额定工作频率 240MHz
内置 TCSM（Tightly Coupled Sharing Memory）32KB，主 CPU 和 DMA可以直接访问这部分内存

三个 CPU 核与其他资源的关系

X2000 内部集成了丰富的多媒体、互联资源。如图 1 示出了 X2000 内部资源与大核、小核的逻辑关系。这是 X2000 跨界应用的硬件基础。

三、 X2000 的大小核协同跨界应用的领域

由于 X2000 的大小核存在如图 1 示出的资源连接关系，其大小核跨界应用的场景可以分为 3 种：

【场景一】小核为大核的运算助力
在 DMA、中断等机制的支持下，大核可以将一些数据处理工作交由小核处理。其过程简述如下：
① 应用程序发起 DMA，将需要执行的程序、源数据 LPDDR 空间地址，处理结果的预留 LPDDR 空间地址，传递给小核。
② 小核根据应用程序要求，执行任务。
③ 小核将执行任务的结果通知应用程序。

这种应用场景下，特别适合小核做的工作的特点有：

不涉及浮点运算；
需要执行的代码或数据在内存中的连续性较差。

例如，要将图 2 中所示的动物目标进行二值化的任务情形，存在大量的数据不连续的情况。

【场景二】小核与外围接口实现自定义接口
根据目标接口的标准或者自定义的接口的特征，由 MCU 实现接口。比如，用 MCU+GPIO 实现一个 I2C 接口。这种能力对扩展 X2000 接口能力以更广泛地适用于碎片化的物联网应用场合，具有重要意义。

【场景三】小核根据大核任务需要实时控制外部控制
有些应用场景中，有些外部事件的响应的实时性要求程度很高，这种场合下，小核可以作为实时控制单元。
云热敏打印兼有上述场景二、场景三的特点。

四、 X2000 的跨界应用案例—云热敏打印机

云热敏打印机是 X2000 多核异构跨界应用的典型案例。

云热敏打印机解决方案的主要特色

打印头控制功能：马达驱动、加热控制，过热检测和控制，缺纸和卡纸检测，打印最快123mm/S
操作系统和软件：Linux4.4、大小核跨界应用开发平台和驱动软件开源
互联：Wi-Fi，蓝牙，以太网，USB，串口；支持 Wi-Fi 配网，OTA 远程升级
输入：键盘，触摸屏，摄像头
输出：LCD，语音
标准支持：支持 IPP(Internet Printing Protocol)；支持 CUPS(Common UNIX Printing
System)
二维码支持：支持二维码扫描与生成，形成扫描、打印一体解决方案
解码能力：支持解压 PDF，JPG 格式，云、端配合，减轻网络服务负担

云热敏打印解决方案的硬件框架：
基于 X2000 的云热敏打印机解决方案硬件简洁，如图 3 所示。

云热敏打印解决方案的软件框架：
如图 4 示出云热敏打印解决方案的软件框架。

基于 X2000 的云热敏打印机解决方案软件框架包括操作系统和 SDK 套件、面向应用的软件服务包、各种打印机应用等三个层次。其中 SDK 套件包括的Cross Cores 和 DMA 模块可以实现跨核资源交互和协同。而 OpenAMP（Open Asymmetric Multi Processing）则为开发商提供了开放的跨核通信、资源调度、动态协同的开发接口。

云热敏打印解决方案中大小核的分工：

大核任务：

负责管理系统软硬件资源
负责运行 Linux 4.4
负责接收打印任务、二维码扫描任务
负责数据处理和计算
将需要打印的任务数据按约定规则以 DMA 方式发送小核

小核任务：

负责采集打印头的状态
协调打印机和数据准备的同步关系
负责按打印头的接口标准，将数据传送给打印头

五、结语

X2000 的三核异构布局为智能物联网应用扩展到兼有数据计算和实时控制的跨界应用层面提供了处理器基础，也为应用层的开发提供了极大的灵活性。集三核异构、高达 256MB 的片上 LPDDR、双千兆网、三摄接入能力和丰富的接口能力于一身的 X2000 必将为碎片化的智能物联网应用提供丰富开发手段。