【限时活动】三核异构,跨界处理新引擎——君正X2000开发板试用申请
来源:电子发烧友网 发布时间:2020-08-05 分享至微信

前言

Soc拥有广泛的应用前景,随着5G和人工智能技术的快速发展,各行业对于芯片级系统也提出了更高的要求,在这样的背景下,君正结合公司现有的先进技术以及市场广大用户的需求,研发出了新一代 SoC 产品——X2000。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的三核结构

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:

1)XBurst®2 额定工作频率为 1.2GHz

2)基于 32-bit MIPS32 ISA R5 和 MIPS SIMD 指令集架构:MSA128

3)扩展了 Ingenic 128bit SIMD 指令集:MXA128

4)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5)核协同性更强,能效比更高

6)L1 Instruction Cache 和 Data Cache 分别为 32KB

7)Floating Point Unit 和 Programmable Memory Management Unit

8)L2 Cache 512KB

9)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:

1)XBurst®0 的额定工作频率 240MHz

2)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。



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:

1)不涉及浮点运算;

2)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。

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

1)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

2)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

3)互联:Wi-Fi,蓝牙,以太网,USB,串口;支持 Wi-Fi 配网,OTA 远程升级

4)输入:键盘,触摸屏,摄像头

5)输出:LCD,语音

6)标准支持:支持 IPP(Internet Printing Protocol);支持 CUPS(Common UNIX Printing

System)

7)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:

1)负责管理系统软硬件资源

2)负责运行 Linux 4.4

3)负责接收打印任务、二维码扫描任务

4)负责数据处理和计算

5)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:

1)负责采集打印头的状态

2)协调打印机和数据准备的同步关系

3)负责按打印头的接口标准,将数据传送给打印头



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