XMOS USB Audio多声道方案和应用
基于XMOS芯片平台设计USB Audio音频多声道是非常适合并且是极具优势的。XMOS的内核架构具有FPGA特性可以实现I/O引脚灵活，即音频接口灵活，实现I2S、DSD、S/PDIF、PDM、MIDI等音频数字接口；基于XMOS提供的USB Audio成熟源码固件方案，在这个基础上可以轻松实现多声道和多接口。XMOS的内核也具有DSP的运算能力，音频方面DSP算法如EQ、Mixer等算法利用XMOS芯片高性能的运算能力来实现。
USB Audio多声道方案的应用场合可以分为如下文几个方面：专业声卡、游戏耳机、USB调音台、音频接口扩展、多声道音频采集。
1. 专业声卡
网络K歌、视频直播和乐队演唱等场合需要性能比较好的声卡设备通过USB传输到PC电脑，这录音应用设备需要多声道，如4 in & 4 out 带MIDI in & MIDI out（4进4出带MIDI）、6 in & 6 out 带MIDI in & MIDI out (6进6出带MIDI)，这样的设备使用XMOS的USB Audio单芯片解决方案会更加适合，其架构如图 1。
使用XMOS的XU208-128-QF48-C10即可单芯片实现4 in & 4 out 带MIDI in & MIDI out I方案，该方案需要4个I2S和MIDI in &out，使用XMOS XU208芯片的9个1 bit port便可实现该方案的音频接口。如需更多的音频接口需求，XU216-512-TQ128的芯片资源将会更加充足去实现更多音频接口和DSP算法。
2. 游戏耳机
高端游戏耳机和高端播放器需要5.1声道、7.1声道的，可以选用XMOS单芯片解决多声道方案，并且可实现hifi级别的效果，如PCM 5.1 ch和DSD 5.1 ch和高采样率、高位深。XMOS芯片多声道方案属于物理多声道，根据音频文件和PC驱动的音轨实现多声道无损数字传输，其架构如图 2。
该方案需要USB Audio 2.0 Class 和5个I2S，即8 ch out ，2 ch in，使用XU208-128-QF48即可单芯片实现。基于XMOS的USB Audio固件，满足产品高性能要求。另外可在操作系统的播放器或者驱动实现杜比、DTS或者游戏场景效果可以使得整个产品更加具有优势。XMOS程序同样可以实现DSP运算，在PC的音频数据2ch传输到XMOS芯片，XMOS程序实现DSP算法分频、3D和环绕等虚拟成5.1ch、7.1ch，并且实现游戏场景特效，这一种做法也是可取的。
3. 调音台
XMOS的USB Audio Multichannel方案适合比较多形态的调音台，如USB 3ch调音台，6 in & 6 out出调音台、8 in & 8 out到32 in到 32 out调音台等。这方面调音台可以分为两类：USB调音台和数字调音台。PC平台有很多调音软件，利用PC软件资源，硬件实现多声道采集音频音轨数据上传到PC软件进行DSP算法处理，进行EQ、Mixer等之后再回放输出；另外是可以在XMOS芯片实现DSP算法，如18声道输入，进行Mixer后，输出8声道，其架构如图 3。
调音台方案硬件架构简洁，XMOS的XU216（16核）主控实现多路音频接口输入输出，XU216可实现USB Audio高达32 in & 32 out。I2S和TDM外设的数量取决于XU216的I/O数量。XU216执行速度高达2000MIPS，可轻松管理I2S和TDM外设音频传输和实现SRC(采样率转换)，还剩余比较多芯片资源实现EQ、Mixer等更深的DSP算法。
4. 音频接口扩展
音频接口扩展比较适合一些中心处理器和大型音响系统设备，该方案需要多种音频数字接口作输入和输出，如I2S、TDM、S/PDIF、USB、Ethernet、WiFi、MIDI等。这些数字音频接口就可以接到更多形态的音频物理座子。在音频接口扩展音响系统，同样可以利用XMOS的I/O灵活性实现音频声道矩阵切换。音频接口平台其硬件结构如图4。
音乐连接技术领导厂商XMOS在扩展音频接口是非常灵活的，并且有成熟的IP核外设。XE216芯片支持千兆以太网控制器和集成USB 2.0 PHY，16核2000MIPS的执行速度，有足够的I/O资源实现多种音频数字接口，利用成熟的I2S、TDM、S/PDIF开源源码可以灵活扩展各种音频数字接口和处理音频矩阵切换。
5. 多声道采集
XMOS芯片也非常适合麦克风阵列和多声道录音的方案。XMOS的麦克风阵列方案可以做7/8、16路等麦克风阵列的音频信号采集，进而在利用XMOS来处理DSP算法，可以实现麦克风阵列技术的远程拾音，人声定位等功能效果；多声道录音方案也是利用XMOS多路PDM接口实现多数量麦克风采集音频，采集的多路音轨合成多声道音频文件或者实现3D等音效，其框架如图 5。
利用XMOS的XU216即可有足够的资源实现多声道音频信号采集和进行DSP算法。同时也可利用USB通信，把多路音轨上传到PC系统进行处理音频。XMOS的I/O的灵活性可以让该方案可以实现更多声道音轨采集。