Xmos tar hjälp av Arm

Brittiska Xmos vill leverera strömsnåla och billiga systemkretsar till bland annat trådlösa sensorsystem, medicintekniska apparater, styrsystem och kamerabaserade system. För att lyckas med det får företagets processorkärna Xcore sällskap av en Cortex-M3 liksom energisnåla periferienheter i den nya systemkretsen Xcore-XA. Implementationen av M3:an har gjorts av norska Energy Micro.

– Våra kretsar fungerar i tillämpningar där batteriet ska räcka lika länge som produkten. Men även i andra produkter, som inte har lika extrema krav, vill man hålla nere energiförbrukningen, säger Nigel Toon som är vd på Xmos.

Xmos lanserade sig ursprungligen som utmanare till FPGA-företagen men har sedermera positionerat om sig som processorleverantör. Med systemkretsen Xcore-XA, som innehåller både Xcore-kärnor och en Arm Cortex-M3, svingar sig företaget ett steg uppåt i näringskedjan och blir leverantör av systemkretsar.

Men i motsats till FPGA-jättar som Xilinx och Altera, som kombinerar en dubbelkärnig Cortex-A9 med programmerbar logik, ligger Xmos betydligt lägre både effektmässig och prestandamässigt.

En mer rättvis jämförelse är därför Psoc-familjen från Cypress som funnits i över tio år och som kombinerar en styrkrets med programmerbar logik, diverse periferifunktioner och analogblock på samma kiselbit.

– I Xcore-XA programmerar man både M3:an och Xcoreprocessorerna med C eller C++. Konkurrenternas produkter kräver VHDL eller något liknande.

Xcore-XA kommer i åtta modeller som alla har en M3-kärna. Det finns fyra varianter med sju Xcorekärnor och fyra med fem Xcorekärnor.

Flashminnet är på 512 kbyte eller 1025 kbyte medan RAM-minnet är 192 kbyte. Beroende på modell finns det olika analog- och periferienheter inklusive USB, UART, I2C, AD-omvandlare, DA-omvandlare, operationsförstärkare och komparator.

Samarbetet med Energy Micro, som numera ägs av Silicon Labs, har gett en styrkrets med en rad olika energisparlägen:

Performance mode – cirka 50 mA och 500 Mips
Low power mode – 10 mA med 50 Mips
Deep Sleep mode – 1 µA, 2 µs för att vakna
Shut down mode – runt 100nA och 160 µs för att vakna.

Kretsarna har också utrustats med ”Peripheral Reflex System”, Energy Micros teknik som låter periferienheterna vara aktiva och kommunicera med varandra utan att blanda in processorn, en funktion som ytterligare sänker energiförbrukningen. För övrigt kommer AD-, DA och UART från just Energy Micro.

Om valet av Cortex-M3 gör kretsen extremt energisnål så innebär det också att den inte klarar att dra runt ett komplett Linuxsystem.

– Vi siktar på mindre system eller tillämpningar där det räcker med till exempel en realtidskärna. Vår processor kan sitta bredvid en applikationsprocessor och sköta användargränssnittet, säger Nigel Toon.

En annan viktig skillnad mot konkurrenterna är att Xmos systemkretsar programmeras i utökade varianter av C och C++. Det krävs alltså inga kunskaper i VHDL eller liknande hårdvaruspråk för programmeringen.

Xmos har också en egen utvecklingsmiljö där man kan programmera Xcore-processorn och M3-kärnan i var sitt fönster. Processorerna kan bland annat dela data via Xcorebussen vilket ger en tightare integration än om man hade två separata kretsar.

Den största varianten, XAU8-1024, finns redan som sampel och kostar 16,39 dollar i volymer om tusen exemplar. Resten av familjen rullas ut under första halvåret 2014.