“誘惑”的力量

當前科技的進步日新月異，發(fā)展?jié)摿薮螅袌銮熬俺錆M各種“誘惑”：

智能的誘惑。從最早的人工智能到智慧城市、智慧交通，整個生態(tài)系統(tǒng)的每個節(jié)點都在強調“智能”。以路由器為例，傳統(tǒng)的手機、PC甚至互聯(lián)網公司都推出了極富競爭力的智能路由器，而物聯(lián)網時代必將有更多五花八門的智能設備孕育而生，這都離不開強大的智能芯片作為技術支撐，特別是通信處理器。

集成的誘惑。可以說從計算機發(fā)明開始，人類就在謀求各種電子設備如何更小，這就給芯片的集成度以及功耗帶來了挑戰(zhàn)，今天的芯片從處理器到FPGA甚至是數據轉換器，都會試圖集成更多的模擬器件和更多接口。

金錢的誘惑。未來物聯(lián)網的收入主要來自數據和服務，我們現在也已經能夠從國內外互聯(lián)網巨頭的行業(yè)動作中看出端倪，很多公司和創(chuàng)始人依靠它發(fā)家致富，還有很多公司和人在努力為它拼搏，最近很火的“阿里巴巴”就是這個時代的典型產物。通過網絡收集數據和提供服務的背后需要無數通信處理器，并且對通信處理器的功能提出了更多挑戰(zhàn)。

時間的誘惑。人們不再滿足于產品從立項到上市要花上幾年的時間，哪怕是幾個月都嫌太長。在同等性能的情況下，芯片和軟件越易用、半導體廠商提供的支持越多，就能讓產品設計周期越短，自然更受歡迎。

完善LS1，拓展應用領域

飛思卡爾作為通信處理器的領導者，想在技術日新月異的時代保持領先地位，就要抓住各種“誘惑”所帶來的機遇和挑戰(zhàn)。為了支持廣泛的功耗敏感型網絡應用，以及其他快速擴大的產品類別，包括物聯(lián)網網關、工業(yè)自動化和控制設備，飛思卡爾今年進一步完善了針對以上應用的QorIQ LS1系列通信處理器，包括LS1021A、LS1022A、LS1020A、LS1024A和LS102MA ，這些處理器各具特色，以滿足不同行業(yè)客戶的精準需求。

其中，QorIQ LS1021A處理器可為無風扇、小型封裝的聯(lián)網應用提供豐富多樣的集成功能和出色的功率效能。QorIQ LS1020A和LS1022A處理器采用經濟高效、高能效和高度集成的片上系統(tǒng)設計，是企業(yè)和消費類電子網絡應用的高性價比產品。QorIQ LS1024A和LS102MA片上系統(tǒng)(SoC)通信處理器具有更高的處理能力和VoIP密度，小型數據包線速處理能力，符合DRM標準安全的企業(yè)級VPN和SSL吞吐量，為需要企業(yè)級網絡性能的低端應用提供具成本效益的優(yōu)化。

抓住“誘惑”的機遇

為滿足智能需求，QorIQ LS1系列基于ARM內核，其中LS1024A包括雙核ARM Cortex-A9內核，運行頻率為650 MHz~1.2 GHz，處理能力高達6 000 DMIPS。LS1020A、LS1022A和LS1021A采用的是典型頻率為 800 MHz~1.2 GHz的高能效應用處理器Cortex-A7。Cortex-A7功耗低、尺寸小并整合了高性能，包括硬件虛擬化支持、大物理地址擴展(LPAE) NEON 高級SIMD 和AMBA 4 ACE 一致性。Cortex-A7還具有高級擴展性，除了具有與上一代經典ARM 和Thumb 架構的二進制兼容性外，Cortex-A7 處理器還通過以下技術擴展提供了更多優(yōu)勢：Thumb-2，提供最佳代碼大小和性能；TrustZone安全擴展，提供可信計算；Jazelle技術，提高執(zhí)行環(huán)境（如Java、.Net、MSIL、Python 和Perl）速度。

為了讓系統(tǒng)更小，LS1系列集成了優(yōu)化的外設，包括：LCD控制器，對所有SRAM進行ECC保護以實現最大可靠性，支持DDR3L及DDR4內存，虛擬支持，QUICC引擎技術，帶集成PHY 的SATA3與USB 3.0等。對于功耗受限應用，LS1022A還支持基于CAN和UART的工業(yè)協(xié)議。

為應對縮短上市時間需求，飛思卡爾提供了易用的VortiQa網絡軟件、IP和開發(fā)板（如塔式系統(tǒng)模塊化開發(fā)平臺）。此外，飛思卡爾和合作伙伴建立的龐大生態(tài)系統(tǒng)為VPN/ SSL SMB路由器、家庭網關、消費電子網絡附加存儲和企業(yè)級接入點設備制造商等提供解決方案，以加快其產品上市速度并降低開發(fā)成本。

圖1 QorIQ LS1021A內部結構圖

定制功能布局網絡應用

飛思卡爾QorIQ LS1系列針對細分市場，集成了很多特別的功能。針對WLAN接入點和SDN交換機/路由器這樣的網絡應用，LS1024A的I/O接口結合創(chuàng)新的多層總線架構，可實現所有數據接口之間無阻塞并行交易處理，從而最大限度減小片上數據包處理延遲。所配置的SATA-2接口以及強大的處理引擎和集成式RAID控制器，為網絡附加存儲應用提供了理想的解決方案。除高吞吐量IPsec和SSL CPU卸載，LS1024A采用包含強大深度數據包檢查引擎和GZIP解壓縮功能的板載安全引擎。其還配有3個用于DMZ配置的以太網接口，進一步加強SOHO/SMB路由器和網關的安全。

圖2 LS1024A系統(tǒng)圖

LS1021A、LS1020A和LS1022A處理器包含帶ECC保護的L1和L2緩存，需要強調的是，QorIQ LS1系列器件是同等級產品中唯一帶ECC保護緩存和一致性512 KB L2的處理器，在提高性能的同時，滿足網絡高度穩(wěn)定性的要求。

以上這些功能都是物聯(lián)網應用的必要條件，在其中許多邊緣網絡設備和傳感器將會捕捉和傳輸各個節(jié)點之間的特定用戶數據。因為這種數據可以直接關聯(lián)或鏈接到單獨的用戶，數據必須經過加密處理。數據的安全性日益受到法規(guī)的監(jiān)管與監(jiān)控，進而擴展到所用加密標準和協(xié)議的技術規(guī)范。不可避免的是，這會要求物聯(lián)網應用中所使用的通信處理器必須具備執(zhí)行加密操作的功能，例如哈希算法、簽名和加密數據，以及旨在滿足法規(guī)要求的安全密鑰存儲單元。圖3所示為基于LS1021A的物聯(lián)網網關系統(tǒng)結構圖。

圖3 飛思卡爾QorIQ LS1021A物聯(lián)網網關系統(tǒng)結構圖

注重整體解決方案

半導體廠商現在已經把更多的精力放在整體解決方案上，飛思卡爾所提供的解決方案像其芯片一樣，也是行業(yè)領先的。

飛思卡爾的控制和網絡處理器解決方案旨在滿足制造業(yè)、過程工業(yè)和關鍵基礎設施領域極具挑戰(zhàn)的安全性和可靠性需求。其中，LS1020A和LS1022A器件的QUICC引擎為工業(yè)、樓宇和工廠協(xié)議提供所需的可靠支持，如PROFIBUS、HDLC和TDM。這兩款處理器具有下一代802.11ac和網絡/工業(yè)應用所需的處理性能，同時保持在當前POE功率預算范圍內。此外，它們還基于QorIQ SEC 5.5硬件加速安全引擎，為客戶應用提供深度防御。可以看到，飛思卡爾在諸多細節(jié)上都力求盡量滿足工業(yè)等應用對于安全性和可靠性的需求。

以工業(yè)網關（或工業(yè)路由器）為例，其是一種連接兩個或更多網絡的耐用型設備，用于將信號定向到所需的端口。網關可以在標準以太網與工業(yè)以太網協(xié)議、無線與有線接口，或者以太網與現場總線通信協(xié)議之間實現轉換。處理器性能從200至1500 MIPS不等。工廠自動化設備需要具備堅固耐用的結構，以便在惡劣的工業(yè)環(huán)境下實現無風扇運行。LS1020A和LS1022A就特別適合該應用。

圖4 飛思卡爾工業(yè)網關（工業(yè)路由器）解決方案系統(tǒng)框圖

飛思卡爾WLAN解決方案基于QorIQ通信級處理器，針對802.11ac和802.11n接入點、無線路由器及LTE和WLAN小型蜂窩基站進行了優(yōu)化。飛思卡爾性能優(yōu)化且規(guī)格齊全的無線LAN接入點參考設計包括面向CAPWAP、MACsec、DTLS協(xié)議、OpenWRT和應用(App ID)應用的支持選項。目標應用包括企業(yè)WLAN接入點、服務提供商WLAN接入點、多業(yè)務路由器、遠程和分支機構路由器、SOHO和SMB網關、小小區(qū)LTE和WLAN。

圖5 飛思卡爾WLAN接入點方案系統(tǒng)框圖

LS1系列適用的另一個熱門應用就是SDN交換機/路由器。軟件定義網絡（Software Defined Network, SDN ）是由美國斯坦福大學Clean Slate研究組提出的一種新型網絡創(chuàng)新架構，其核心技術OpenFlow通過將網絡設備控制面與數據面分離開來，從而實現了網絡流量的靈活控制，為核心網絡及應用的創(chuàng)新提供了良好的平臺。很多通信廠商都積極推動SDN在移動承載、數據中心、骨干網、城域智能管道等多種場景中的網絡應用。飛思卡爾的SDN技術擺脫了當前OpenFlow L3的局限，擴展到了L4~L7 OSI層，支持將防火墻和深度數據包檢測(DPI)等網絡服務嵌入到數據轉發(fā)平面中。這些前沿的SDN解決方案已借助VortiQa網絡軟件在廣泛的QorIQ多核SoC產品組合中進行了優(yōu)化。

未來的網絡時代可以貼上“物聯(lián)網”、“云計算”、“云存儲”、“大數據”等各種標簽，不管是什么，都需要各種級別通信處理器的支持，飛思卡爾將一直把促進通信行業(yè)發(fā)展作為自己的責任和義務，領導通信處理器的創(chuàng)新。