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“誘惑”的力量
當(dāng)前科技的進(jìn)步日新月異，發(fā)展?jié)摿薮�，市�?chǎng)前景充滿各種“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(gè)生態(tài)系統(tǒng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都在強(qiáng)調(diào)“智能”。以路由器為例，傳統(tǒng)的手機(jī)、PC甚至互聯(lián)網(wǎng)公司都推出了極富競(jìng)爭(zhēng)力的智能路由器，而物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代必將有更多五花八門的智能設(shè)備孕育而生，這都離不開強(qiáng)大的智能芯片作為技術(shù)支撐，特別是通信處理器。
集成的誘惑�？梢哉f(shuō)從計(jì)算機(jī)發(fā)明開始，人類就在謀求各種電子設(shè)備如何更小，這就給芯片的集成度以及功耗帶來(lái)了挑戰(zhàn)，今天的芯片從處理器到FPGA甚至是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，都會(huì)試圖集成更多的模擬器件和更多接口。
金錢的誘惑。未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的收入主要來(lái)自數(shù)據(jù)和服務(wù)，我們現(xiàn)在也已經(jīng)能夠從國(guó)內(nèi)外互聯(lián)網(wǎng)巨頭的行業(yè)動(dòng)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(gè)時(shí)代的典型產(chǎn)物。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)收集數(shù)據(jù)和提供服務(wù)的背后需要無(wú)數(shù)通信處理器，并且對(duì)通信處理器的功能提出了更多挑戰(zhàn)。
時(shí)間的誘惑。人們不再滿足于產(chǎn)品從立項(xiàng)到上市要花上幾年的時(shí)間，哪怕是幾個(gè)月都嫌太長(zhǎng)。在同等性能的情況下，芯片和軟件越易用、半導(dǎo)體廠商提供的支持越多，就能讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期越短，自然更受歡迎。
完善LS1，拓展應(yīng)用領(lǐng)域
飛思卡爾作為通信處理器的領(lǐng)導(dǎo)者，想在技術(shù)日新月異的時(shí)代保持領(lǐng)先地位，就要抓住各種“誘惑”所帶來(lái)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。為了支持廣泛的功耗敏感型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，以及其他快速擴(kuò)大的產(chǎn)品類別，包括物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、工業(yè)自動(dòng)化和控制設(shè)備，飛思卡爾今年進(jìn)一步完善了針對(duì)以上應(yīng)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(zhǔn)需求。
其中，QorIQ LS1021A處理器可為無(wú)風(fēng)扇、小型封裝的聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(jīng)濟(jì)高效、高能效和高度集成的片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是企業(yè)和消費(fèi)類電子網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的高性價(jià)比產(chǎn)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(shù)據(jù)包線速處理能力，符合DRM標(biāo)準(zhǔn)安全的企業(yè)級(jí)VPN和SSL吞吐量，為需要企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)性能的低端應(yīng)用提供具成本效益的優(yōu)化。
抓住“誘惑”的機(jī)遇
為滿足智能需求，QorIQ LS1系列基于ARM內(nèi)核，其中LS1024A包括雙核ARM Cortex-A9內(nèi)核，運(yùn)行頻率為650 MHz~1.2 GHz，處理能力高達(dá)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(yīng)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(kuò)展 (LPAE) NEON 高級(jí) SIMD 和 AMBA 4 ACE 一致性。Cortex-A7還具有高級(jí)擴(kuò)展性，除了具有與上一代經(jīng)典 ARM 和 Thumb 架構(gòu)的二進(jìn)制兼容性外，Cortex-A7 處理器還通過(guò)以下技術(shù)擴(kuò)展提供了更多優(yōu)勢(shì)：Thumb-2，提供最佳代碼大小和性能；TrustZone安全擴(kuò)展，提供可信計(jì)算；Jazelle技術(shù)，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(shè)，包括：LCD控制器，對(duì)所有SRAM進(jìn)行ECC保護(hù)以實(shí)現(xiàn)最大可靠性，支持DDR3L及DDR4內(nèi)存，虛擬支持，QUICC引擎技術(shù)，帶集成PHY 的SATA3與USB 3.0等。對(duì)于功耗受限應(yīng)用，LS1022A還支持基于CAN和UART的工業(yè)協(xié)議。
為應(yīng)對(duì)縮短上市時(shí)間需求，飛思卡爾提供了易用的VortiQa網(wǎng)絡(luò)軟件、IP和開發(fā)板（如塔式系統(tǒng)模塊化開發(fā)平臺(tái)）。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(wǎng)關(guān)、消費(fèi)電子網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)和企業(yè)級(jí)接入點(diǎn)設(shè)備制造商等提供解決方案，以加快其產(chǎn)品上市速度并降低開發(fā)成本。
圖1 QorIQ LS1021A內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
定制功能布局網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用
飛思卡爾QorIQ LS1系列針對(duì)細(xì)分市場(chǎng)，集成了很多特別的功能。針對(duì)WLAN接入點(diǎn)和SDN交換機(jī)/路由器這樣的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，LS1024A的I/O接口結(jié)合創(chuàng)新的多層總線架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)接口之間無(wú)阻塞并行交易處理，從而最大限度減小片上數(shù)據(jù)包處理延遲。所配置的SATA-2接口以及強(qiáng)大的處理引擎和集成式RAID控制器，為網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)應(yīng)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(qiáng)大深度數(shù)據(jù)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(gè)用于DMZ配置的以太網(wǎng)接口，進(jìn)一步加強(qiáng)SOHO/SMB路由器和網(wǎng)關(guān)的安全。
圖2 LS1024A系統(tǒng)圖
LS1021A、LS1020A和LS1022A處理器包含帶ECC保護(hù)的L1和L2緩存，需要強(qiáng)調(diào)的是，QorIQ LS1系列器件是同等級(jí)產(chǎn)品中唯一帶ECC保護(hù)緩存和一致性512 KB L2的處理器，在提高性能的同時(shí)，滿足網(wǎng)絡(luò)高度穩(wěn)定性的要求。
以上這些功能都是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的必要條件，在其中許多邊緣網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和傳感器將會(huì)捕捉和傳輸各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的特定用戶數(shù)據(jù)。因?yàn)檫@種數(shù)據(jù)可以直接關(guān)聯(lián)或鏈接到單獨(dú)的用戶，數(shù)據(jù)必須經(jīng)過(guò)加密處理。數(shù)據(jù)的安全性日益受到法規(guī)的監(jiān)管與監(jiān)控，進(jìn)而擴(kuò)展到所用加密標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的技術(shù)規(guī)范。不可避免的是，這會(huì)要求物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(shù)據(jù)，以及旨在滿足法規(guī)要求的安全密鑰存儲(chǔ)單元。圖3所示為基于LS1021A的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖3 飛思卡爾QorIQ LS1021A物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
注重整體解決方案
半導(dǎo)體廠商現(xiàn)在已經(jīng)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(lǐng)先的。
飛思卡爾的控制和網(wǎng)絡(luò)處理器解決方案旨在滿足制造業(yè)、過(guò)程工業(yè)和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)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(wǎng)絡(luò)/工業(yè)應(yīng)用所需的處理性能，同時(shí)保持在當(dāng)前POE功率預(yù)算范圍內(nèi)。此外，它們還基于QorIQ SEC 5.5硬件加速安全引擎，為客戶應(yīng)用提供深度防御。可以看到，飛思卡爾在諸多細(xì)節(jié)上都力求盡量滿足工業(yè)等應(yīng)用對(duì)于安全性和可靠性的需求。
以工業(yè)網(wǎng)關(guān)（或工業(yè)路由器）為例，其是一種連接兩個(gè)或更多網(wǎng)絡(luò)的耐用型設(shè)備，用于將信號(hào)定向到所需的端口。網(wǎng)關(guān)可以在標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)與工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議、無(wú)線與有線接口，或者以太網(wǎng)與現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議之間實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。處理器性能從200至1500 MIPS不等。工廠自動(dòng)化設(shè)備需要具備堅(jiān)固耐用的結(jié)構(gòu)，以便在惡劣的工業(yè)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)無(wú)風(fēng)扇運(yùn)行。LS1020A和LS1022A就特別適合該應(yīng)用。
圖4 飛思卡爾工業(yè)網(wǎng)關(guān)（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(jí)處理器，針對(duì)802.11ac和802.11n接入點(diǎn)、無(wú)線路由器及LTE和WLAN小型蜂窩基站進(jìn)行了優(yōu)化。飛思卡爾性能優(yōu)化且規(guī)格齊全的無(wú)線LAN接入點(diǎn)參考設(shè)計(jì)包括面向CAPWAP、MACsec、DTLS協(xié)議、OpenWRT和應(yīng)用(App ID)應(yīng)用的支持選項(xiàng)。目標(biāo)應(yīng)用包括企業(yè)WLAN接入點(diǎn)、服務(wù)提供商WLAN接入點(diǎn)、多業(yè)務(wù)路由器、遠(yuǎn)程和分支機(jī)構(gòu)路由器、SOHO和SMB網(wǎng)關(guān)、小小區(qū)LTE和WLAN。
圖5 飛思卡爾WLAN接入點(diǎn)方案系統(tǒng)框圖
LS1系列適用的另一個(gè)熱門應(yīng)用就是SDN交換機(jī)/路由器。軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Software Defined Network, SDN ）是由美國(guó)斯坦福大學(xué)Clean Slate研究組提出的一種新型網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新架構(gòu)，其核心技術(shù)OpenFlow通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面與數(shù)據(jù)面分離開來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)流量的靈活控制，為核心網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用的創(chuàng)新提供了良好的平臺(tái)。很多通信廠商都積極推動(dòng)SDN在移動(dòng)承載、數(shù)據(jù)中心、骨干網(wǎng)、城域智能管道等多種場(chǎng)景中的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。飛思卡爾的SDN技術(shù)擺脫了當(dāng)前OpenFlow L3的局限，擴(kuò)展到了L4~L7 OSI層，支持將防火墻和深度數(shù)據(jù)包檢測(cè)(DPI)等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)嵌入到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面中。這些前沿的SDN解決方案已借助VortiQa網(wǎng)絡(luò)軟件在廣泛的QorIQ多核SoC產(chǎn)品組合中進(jìn)行了優(yōu)化。
未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代可以貼上“物聯(lián)網(wǎng)”、“云計(jì)算”、“云存儲(chǔ)”、“大數(shù)據(jù)”等各種標(biāo)簽，不管是什么，都需要各種級(jí)別通信處理器的支持，飛思卡爾將一直把促進(jìn)通信行業(yè)發(fā)展作為自己的責(zé)任和義務(wù)，領(lǐng)導(dǎo)通信處理器的創(chuàng)新。
