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XMOS コーナ
簡易スペアナづくりにも挑戦
オーディオ/モータ/信号処理…タスク数個のゴリゴリリアルタイム用途にピタッ!
並列処理プロセッサ
xCORE 徹底研究
第3回
MCU
でも
FPG
Aでも
ない
ヘンテ
コッ
!?
ソフトでリアルタイムI/O を簡単に実現するメカニズム
前回は，英国 XMOS 社がリリースした，複数の 32
ビット CPU コアを内蔵してプログラムを並列処理す
る組み込み向けマルチコア・プロセッサ xCORE の
アーキテクチャと，専用プログラム言語 XC による
並列プログラムの記述方法を解説しました．xCORE
は 1 デバイスあたり 4 個から最大 32 個の CPU コアを
内蔵して並列処理させるものであり，それらのコア
を効率的にどのように使いこなすかに悩むことは大
変楽しいものです．入手性のよい安価な評価ボード
「startKIT」が リ リ ー ス さ れ て お り 誰 で も 簡 単 に
xCORE アーキテクチャに触れることができます．
今回は，xCORE の特徴の一つである，ハードウェ
ア機能をソフトウェアで柔軟に実現する機能と，そ
の XC 言語での記述方法について解説します．
周辺機能に対する基本思想
● 参考：一般のマイコンの場合…ソフトで実現
すると正確なタイミングを実現しにくい
一般のマイコンで CPU によるソフトウェアを使っ
てタイミングに応じた処理をする場合，周辺機能のタ
イマなどから受ける割り込み要求に同期させたり，周
辺機能のレジスタをポーリングするなどで同期させた
りするなどの方法があります．しかし，割り込みによ
る方法の場合，割り込み応答時間の長さにより高精度
なタイミング同期ができず，また優先順位が高い割り
込みサービスを処理中だと，さらに応答時間が長くな
る問題が出て，あまり正確なタイミング処理ができま
せん．レジスタをポーリングする方法では，待ち時間
が長くなりマイコン内の唯一の CPU リソースを無駄
にしてしまう問題があります．
● ハードウェア制御に不可欠なタイミングの概念
● シリアルやタイマなどの簡単な周辺機能はソフ
トで実現する
xCORE というデバイスは，複数の 32 ビット CPU
コ ア を 内 蔵 し た マ ル チ コ ア な 組 み 込 み 向 け MCU
（Micro Controller Unit）です．各コアは DSP（Digital
Signal Processor）機能も含んでおり，そのトータル
性能は，8 コア内蔵品で最高 500MIPS，16 コア内蔵品
で最高 1000MIPS にのぼり，非常に高性能なマイコン
です．
一方，周辺機能としては，USB 2.0（Universal Serial
Bus）や A-D 変換器は内蔵していますが，一般的なマ
イコンが持つシリアル通信機能や波形入出力用タイマ
機能といった，比較的シンプルな論理回路で実現でき
る機能は内蔵されていません．シリアルやタイマなど
は，CPU コアとタイミング制御付きの I/O 機能を使っ
てソフトウェアで実現するのが基本的な考え方になっ
ています．
この考え方によりxCORE は，FPGA（Field Progra
mmable Gate Array）のようなハードウェアに対する
フレキシビリティも提供できるのです．
2015 年 3 月号
圓山 宗智
外部の入出力信号を相手にするシリアル通信機能や
タイマ機能は，一般に論理回路というハードウェアで
実現しており，その動作にはクロック信号が必要で
す．そのクロックを基準にして，外部からの入力信号
をサンプリングしたり，外部への出力信号の変化タイ
ミングを決めたりします．
xCORE で外部の入出力信号を相手にするハード
ウェア機能を実現する場合も，XC 言語によるソフト
ウェアで記述しますが，クロックに対応するタイミン
グ概念を簡単かつ効率的に実現する方法を提供してく
れています．以下，その実例をいくつか説明します．
ソフトからタイミング制御するキモ!
10ns 刻みハードウェア・タイマ
● 時計機能を実現するハードウェア・タイマ
xCORE ア ー キ テ ク チ ャ に は，10ns 刻 み で カ ウ ン
ト・アップするカウンタ（ハードウェア・タイマ）が
内蔵されており，それを基準時計としてソフトウェア
から簡単にアクセスできます．
ハードウェア・タイマ を XC 言語から読み取る方
法をリスト 1（a）に示します．timer という型の変数
第1回　アーキテクチャと開発環境（2014年12月号）
第2回　K&Rベース拡張C言語XCによる並列処理プログラミング入門（2015年1月号）
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