“誘惑”的力量

當前科技的進步日新月異，發展潛力巨大，市場前景充滿各種“誘惑”：

智能的誘惑。從最早的人工智能到智慧城市、智慧交通，整個生態系統的每個節點都在強調“智能”。以路由器為例，傳統的手機、PC甚至互聯網公司都推出了極富競爭力的智能路由器，而物聯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，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網巨頭的行業動作中看出端倪，很多公司和創始人依靠它發家致富，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。

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。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，包括物聯網網關、工業自動化和控制設備，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設計，是企業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(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標準安全的企業級VPN和SSL吞吐量，為需要企業級網絡性能的低端應用提供具成本效益的優化。

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，提高執行環境（如 Java、.Net、MSIL、Python 和 Perl）速度。

為了讓系統更小，LS1系列集成了優化的外設，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的工業協議。

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和開發板（如塔式系統模塊化開發平臺）。此外，飛思卡爾和合作伙伴建立的龐大生態系統為VPN/ SSL SMB路由器、家庭網關、消費電子網絡附加存儲和企業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，滿足網絡高度穩定性的要求。

以上這些功能都是物聯網應用的必要條件，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點之間的特定用戶數據。因為這種數據可以直接關聯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的監管與監控，進而擴展到所用加密標準和協議的技術規范。不可避免的是，這會要求物聯網應用中所使用的通信處理器必須具備執行加密操作的功能，例如哈希算法、簽名和加密數據，以及旨在滿足法規要求的安全密鑰存儲單元。圖3所示為基于LS1021A的物聯網網關系統結構圖。

圖3 飛思卡爾QorIQ LS1021A物聯網網關系統結構圖

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、過程工業和關鍵基礎設施領域極具挑戰的安全性和可靠性需求。其中，LS1020A和LS1022A器件的QUICC引擎為工業、樓宇和工廠協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上都力求盡量滿足工業等應用對于安全性和可靠性的需求。

以工業網關（或工業路由器）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以太網協議、無線與有線接口，或者以太網與現場總線通信協議之間實現轉換。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，以便在惡劣的工業環境下實現無風扇運行。LS1020A和LS1022A就特別適合該應用。

圖4 飛思卡爾工業網關（工業路由器）解決方案系統框圖

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化。飛思卡爾性能優化且規格齊全的無線LAN接入點參考設計包括面向CAPWAP、MACsec、DTLS協議、OpenWRT和應用(App ID)應用的支持選項。目標應用包括企業WLAN接入點、服務提供商WLAN接入點、多業務路由器、遠程和分支機構路由器、SOHO和SMB網關、小小區LTE和WLAN。

圖5 飛思卡爾WLAN接入點方案系統框圖

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化。

未來的網絡時代可以貼上“物聯網”、“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發展作為自己的責任和義務，領導通信處理器的創新。