|
作者：牟濤， XMOS亞太區市場(chǎng)和銷(xiāo)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，在保持靈活性和可編程性的同時(shí)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的開(kāi)發(fā)。 
本文將介紹如何利用xcore.ai芯片開(kāi)發(fā)DSP系統，并以XMOS與DSP Concepts近期宣布的合作協(xié)議為例，展示音頻開(kāi)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(hù)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(yǔ)音解決方案。 靈活地構建DSP系統 xcore 能夠以最低的系統物料清單成本來(lái)構建整個(gè) DSP 系統，可支持包括定點(diǎn)和浮點(diǎn)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(guān)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(gè) DSP 系統可以?xún)H使用軟件構建。
獨特的硬件可編程性 憑借其獨特的多線(xiàn)程、多核微架構，xcore.ai 提供了世界領(lǐng)先的具有可預測性的可編程能力，這對于需要極高實(shí)時(shí)性的 DSP 應用來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。xcore 的獨特架構可確保系統的不同部分互不干擾，從而提供 DSP 系統（尤其是支持多采樣率的系統）所需的穩健性、低延遲和可確保的執行時(shí)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(gè)xcore.ai具有16個(gè)硬件線(xiàn)程（HART），它們分屬2個(gè)獨立多線(xiàn)程處理器“單元”，其中每個(gè)單元配備512kB的SRAM存儲空間，以及一個(gè)能夠完成高效塊浮點(diǎn)運算的整數矢量單元，使每個(gè) HART 都能執行一套通用的控制、DSP、AI 和 IO 指令。強大的處理器間專(zhuān)用通信鏈路可在任意數量的xcore.ai芯片之間進(jìn)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(gè)、同質(zhì)和強大的開(kāi)發(fā)環(huán)境中實(shí)現。 嵌入式 DSP xcore.ai提供的多線(xiàn)程簡(jiǎn)化了將具有硬件實(shí)時(shí)特性的DSP功能集成到單芯片嵌入式解決方案中的過(guò)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(xué)回聲消除、噪聲抑制、異步采樣率轉換、自動(dòng)增益控制等。這些功能被封裝為參考應用，可以隨時(shí)進(jìn)行修改和擴展，以滿(mǎn)足特定應用獨特的系統功能和接口要求，所有這些功能都被集成在一個(gè)高性?xún)r(jià)比的器件中。 主頻為800MHz的xcore.ai的高性能 800 MFLOPS的持續處理能力 1,600 MFLOPS的峰值處理能力 98,561 FFT/s 11,300浮點(diǎn)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(guān)注的是xcore.ai的可擴展性——XMOS在片上設計提供專(zhuān)用的XMOS互聯(lián)鏈路，支持用戶(hù)將多顆xcore.ai芯片連接在一起形成更大的系統并無(wú)縫擴展性能。
使用合作伙伴的技術(shù)來(lái)打造各種解決方案，如構建DSP系統 XMOS的xcore系列芯片已經(jīng)建立了完善而豐富的生態(tài)系統，開(kāi)發(fā)者可以利用這些生態(tài)伙伴的技術(shù)快速甚至是低代碼實(shí)現應用。例如，使用DSP Concepts公司提供的Audio Weaver工具，就可以跳過(guò)撰寫(xiě)源代碼并設計音頻DSP系統。這個(gè)功能齊全的開(kāi)發(fā)工具是業(yè)界的黃金標準，它支持工程師通過(guò)調用和刷新xcore可執行項，就能在一塊開(kāi)發(fā)板上進(jìn)行完整音頻系統的設計、部署、調節和控制。 現場(chǎng)例證：觀(guān)看XMOS與DSP Concepts聯(lián)合舉辦的網(wǎng)絡(luò )研討會(huì ) 該網(wǎng)絡(luò )研討會(huì )由XMOS與DSP Concepts聯(lián)合舉辦，在這個(gè)簡(jiǎn)短的網(wǎng)絡(luò )研討會(huì )中，雙方深入探討了合作背后的細節，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(yǔ)音產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程。 xcore.ai多通道音頻開(kāi)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(kāi)發(fā)板集成了四個(gè)立體聲音頻DAC和兩個(gè)四通道音頻ADC，可同時(shí)支持8個(gè)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。將以下鏈接復制到瀏覽器，即可登錄或者注冊下載該網(wǎng)絡(luò )研討會(huì )： https://www.xmos.com/develop/dsp# DSP工具庫 • lib_dsp • lib_xcore_math —— 一個(gè)完整的數學(xué)函數庫 • lib_src —— 采樣率轉換工具庫 用于語(yǔ)音應用的DSP • 雙麥克風(fēng)前端 • 音頻流水線(xiàn)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(jiàn)xcore-voice平臺介紹；點(diǎn)擊或復制以下鏈接到瀏覽器也可以了解詳情： https://www.xmos.com/xcore-voice 購買(mǎi)該開(kāi)發(fā)套件或者索取xcore.ai樣片 歡迎購買(mǎi)xcore-voice開(kāi)發(fā)套件，僅需幾個(gè)步驟幾個(gè)搭建好自己的智能音頻系統并開(kāi)始應用的開(kāi)發(fā)。購買(mǎi)或者進(jìn)一步了解，請發(fā)郵件給：thomasmu@xmos.com
開(kāi)發(fā)者資源 資源庫 XMOS的資源庫提供可重用的軟件，并且可作為通用功能的源文件。 完整的數學(xué)模型和DSP函數庫，包括整數、浮點(diǎn)數、矢量化和復雜運算。 采樣率轉換（SRC）工具庫提供同步和異步音頻采樣率轉換功能。 定點(diǎn)數字信號處理軟件庫，它實(shí)現了一套整常用的信號處理功能。 |
