飛思卡爾QorIQ LS1多核系列 輕松駕馭物聯(lián)網(wǎng)

　　數以?xún)|計的智能連接組成的物聯(lián)網(wǎng)遍布社會(huì )各個(gè)方面，無(wú)論從事哪一行，只有搭上物聯(lián)網(wǎng)的順風(fēng)車(chē)，才能在物聯(lián)網(wǎng)真正崛起的時(shí)候有所建樹(shù)。根據最近《經(jīng)濟學(xué)家》的信息部門(mén)發(fā)布的一份報告，對來(lái)自世界各地19個(gè)不同行業(yè)的779名資深商界領(lǐng)袖進(jìn)行了調查，報告指出約有75%的公司在探索或已經(jīng)使用了與物聯(lián)網(wǎng)有關(guān)的產(chǎn)品或服務(wù)。

　　如今，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代悄悄來(lái)臨，開(kāi)始走進(jìn)我們的生活，其在消費電子、工業(yè)、能源、交通和醫療健康等領(lǐng)域真正落地生根，這背后是無(wú)數與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的技術(shù)的創(chuàng )新和成熟應用。在集成電路領(lǐng)域，特別是與物聯(lián)網(wǎng)密切相關(guān)的通信處理器領(lǐng)域，創(chuàng )新從未停止，飛思卡爾半導體(Freescale)全新QorIQ LS1多核系列處理器就是一個(gè)很好的例子，其旨在支持廣泛的功耗敏感型網(wǎng)絡(luò )應用，包括物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、工業(yè)自動(dòng)化和控制設備等。

　　多技術(shù)融合

　　QorIQ LS1系列是一個(gè)靈活的集成產(chǎn)品，基于軟件感知架構Layerscape，將特定應用IP和SoC設計與ARM技術(shù)相結合，將先進(jìn)的節能和智能融入全球數據網(wǎng)絡(luò )。全新QorIQ LS1系列處理器擁有兩個(gè)可靠性經(jīng)優(yōu)化的ARM Cortex-A7內核。Cortex-A7處理器是ARM目前開(kāi)發(fā)的最有效的應用處理器，其體系結構和功能集與Cortex-A15處理器完全相同，不同之處在于，Cortex-A7處理器的微體系結構側重于提供最佳能效，因此能提供超低功耗。高效的內核通常用于智能手機等電池應用，其檢錯和糾錯技術(shù)已得到增強。飛思卡爾的芯片分析表明，雙核Cortex-A7在1 GHz時(shí)，整個(gè)SoC的典型功率低于3 W(LS1022A處理器的功耗通常小于2 W)，其性能達到Coremark 6000分。除了出色的功效外，QorIQ LS1系列處理器在低于3 W的功率范圍中達到了前所未有的集成水平，從而在市場(chǎng)上獨領(lǐng)風(fēng)騷。

　　LS1系列結合優(yōu)化的外設，特別適合無(wú)風(fēng)扇的嵌入式應用，其對所有SRAM進(jìn)行ECC保護以實(shí)現最大的可靠性，支持DDR3L及DDR4內存，并具有虛擬化支持和QUICC引擎技術(shù)，帶集成PHY的SATA3與USB 3.0，所有這些全部封裝到一個(gè)19 mm×19 mm的小型SoC中。需要強調的是，LS1系列集成了LCD控制器和工業(yè)接口，這對于新的多協(xié)議工業(yè)平臺是極具吸引力的選擇。QorIQ LS1020A內部結構圖如圖1所示。

　　與核無(wú)關(guān)的軟件感知架構

　　在各個(gè)領(lǐng)域的嵌入式系統設計中，最繁瑣和費時(shí)的不是硬件平臺的設計而是軟件設計，往往要花70%的資源和時(shí)間在軟件上。實(shí)現代碼效率和開(kāi)發(fā)效率之間的平衡，性能與靈活性、易用性之間的平衡，成為嵌入式處理器供應商之間爭相競逐的領(lǐng)域，這正是軟件感知架構Layerscape至關(guān)重要的原因所在。Layerscape是一個(gè)以軟件和編程能力為主的方法，也是一個(gè)與核無(wú)關(guān)的架構，既可以用Power Architecture也可以用ARM。它可以幫助工程師通過(guò)性能優(yōu)化的代碼和軟件，充分利用和輕松挖掘架構能力，其也被譽(yù)為下一代QorIQ平臺的基礎。

　　Layerscape的架構如圖2所示，其采用邏輯方式被劃分為通用式處理層(GPPL)、加速包處理層(APPL)和快遞包I/O層(EPIL)3個(gè)層次。其中，通用式處理層包括任意類(lèi)型的處理器(同時(shí)支持Power Architecture或ARM內核);加速包處理層包含包處理單元，如硬件加速器、可編程引擎或者兩者的組合;快遞包I/O層提供支持L2+交換功能的所有網(wǎng)絡(luò )接口之間真正具有決定性的線(xiàn)速性能，并且包含芯片的網(wǎng)絡(luò )數據接口，如Gb以太網(wǎng)，Interlaken、RapidIO和PCI Express等。Layerscape架構能將開(kāi)發(fā)團隊最為重要和最具價(jià)值的方面保留下來(lái)：即獨具特色的軟件。這不僅可以降低研發(fā)投資成本，還能加速上市時(shí)間，并具有很好的靈活性。

　　引腳和軟件兼容的LS1系列定位于必須要安全、智能和高效運行而不犧牲性能的應用，包括3款產(chǎn)品：(1)高度集成的QorIQ LS1020A處理器，是企業(yè)和消費者無(wú)風(fēng)扇網(wǎng)絡(luò )應用的理想選擇，如企業(yè)接入點(diǎn)、多協(xié)議物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和安全設備。(2)QorIQ LS1021A處理器，加上集成的顯示控制器和工業(yè)接口，用于工廠(chǎng)/樓宇自動(dòng)化、M2M、印刷和國防/航空航天應用。(3)成本優(yōu)化的QorIQ LS1022A處理器，為性能高度可靠、功耗最敏感的工業(yè)應用提供非常高效的功率包絡(luò )。

　　當前處理器正向多核芯片設計發(fā)展(包含同構和異構)，以獲得性能最大化，并且讓功耗最小化，此外還要讓軟件開(kāi)發(fā)變得高效、可維護、靈巧、快速和相對簡(jiǎn)潔。飛思卡爾QorIQ LS1多核系列處理器滿(mǎn)足以上所有要求，它正在等著(zhù)你的駕馭。