QorIQ Layerscape技术易于软件移植和使用

2013 年 4 月，NXP（前身为飞思卡尔）发布信息称，除了市场上已知且成功的 Power ®架构之外，还将推出新一代处理器，称为 Layerscape 。当时，还不知道这些新设计的基于 Arm ®核心的 CPU 将取代 Power ®架构。2014 年年中，NXP 宣布 Power ®架构路线图将停产并由 QorIQ ®取代- 从长远来看，Layerscape 技术。第一个 CPU 衍生产品于 2013 年推出，由 LS1021A 的三个引脚兼容变体组成。路线图信息于 2014 年初发布。从那时起，事情就如火如荼地进行，并宣布了更多的 CPU 衍生产品。作为第二款 CPU，LS2088A 被引入市场。但是，由于其专为服务器市场设计的特殊功能，它的应用并不像 2015 年宣布的 LS1088A、LS1043A 或 LS1046A 系列那样广泛使用。2018 年底，恩智浦随后发布了 LS1028A。2020年推出高端CPU衍生产品LX2160A，它承诺了网络技术领域的许多新功能，具有今天已知的功能。

QorIQ ® Layerscape 技术

该名称代表高能效 Arm ® -Core 和 QorIQ ® Power ®架构的高速外围设备的组合。Arm ® CPU 内核通过新的总线系统“Cache Coherent Interconnect”（CCI400） 连接到通信单元。这种组合形成了用于要求苛刻的数据通信任务的理想平台。通过集成飞思卡尔著名的 QUICC Engine 技术（也称为 QE），Layerscape CPU 可以继续用于该 QE 至今使用的后续项目中。这种架构的一个优点是，big-endian（应用于Power®架构）和 little-endian（应用于通用Arm®这些 Layerscape 处理器支持技术）。这意味着以前在 Power ®架构上使用的应用程序和计算操作以及以前使用的软件更易于移植和使用。

LS1021A 系列的特点

嵌入式 CPU LS1021A 及其变体 LS1020A 和 LS1022A 针对希望在最新系统架构上开发高效平台以处理大量数据的系统开发人员进行了优化。LS102xA CPU 系列提供双 Cortex-A7 内核，具有 ECC 保护的 L1 和 L2 高速缓存，以实现最大的可靠性。处理器的平均功耗为 3-4 W。借助集成在 LS1021A 处理器中的 LCD 控制器，还可以实现对具有显示屏和触摸屏的操作单元的要求的系统开发。这导致了巨大的成本优势。除了 3 个千兆以太网、2 个 PCIe Gen2、USB 2.0 主机/USB 3.0 OTG 控制器和 10 个 UART，用户还可以使用多达 4 个 FlexCAN（仅限 LS1021A）进行通信。更多功能单元可以通过 SATA、SDIO、SPI、I 连接2 C 和 I 2 S。

LS1012A：只有 1 W 的高速。

LS1012A 基于新的 64 位 Cortex-A53 QorIQ ® -Layerscape 技术，非常适合坚固的工业路由器、网关和数据记录器。除了可扩展至 1GB 的 16 位宽 DDR3L SDRAM 接口外，用户还可以使用最大内存大小为 256 MB 的 QSPI NOR Flash 作为引导设备。与 CPU 中实现的高速接口相关的 1 W 功耗保证了广泛的可能应用。可以创建既需要非常低的能耗又需要安全快速的数据通信的应用程序。除了 2x Gigabit Ethernet、PCIe 2.0、SATA3 和 USB 3.0、UART、I2C 和 I2S，也可用。

LS1043A/LS1046A 和 LS1088A 系列的 10 Gb 以太网

用户可以在有吸引力的条件下从一个非常强大的平台中受益。多达五种经过优化的 CPU 变体可用于各种应用，例如对快速和安全数据通信有高要求的网络、工业自动化和控制系统。引脚兼容的 CPU（LS1046A/26A、LS1043A/23A 和 LS1088A）在提供的接口数量和内核数量方面有所不同。根据配置，可以使用 Cortex-A72 或 -A53，每个都具有双核或四核，或者 Cortex-A53 具有时钟频率高达 1.8 GHz 的八核。这种 CPU 多样性允许选择高 CPU 计算能力、快速数据传输速率和低功耗之间的最佳平衡。

对于高速通信，最多 8 个 SerDES 通道可用于接口 2x 10 Gigabit Ethernet、5x Gigabit、3x PCIe Gen3 和 1x SATA 3.0。此外，最多提供三个 USB 3.0 高速接口，以及 UART、I2C 和 GPIO。带有 ECC、一个 SDIO 和两个 Quad SPI 接口的 DDR4 SDRAM 可用作内存。

TSN 和图形与 LS1028A CPU。

NXP 处理器系列的 Arm ® Layerscape LS1028A 基于 Cortex-A72 技术构建。基于此 CPU，可以根据所需的功能选择四种不同的引脚兼容 CPU 衍生产品之一。CPU 有两个单核（LS1017A 和 LS1018A）和两个双核变体（LS1027A 和 LS1028A）。CPU LS1017A 和 LS1027A 用于无头系统，即图形功能已停用。LS1018A 和 LS1028A 的集成强大 GPU 支持 4K 显示。该 CPU 系列的时钟频率高达 1.3 GHz，提供了一个全面且可扩展的低功耗平台。

具有四个端口的支持 TSN 的千兆以太网交换机可用于快速和实时的数据通信。此外，还可以使用两个千兆以太网接口（1G/2.5G）。2.5GB 以太网接口也兼容 TSN。除了 UART、SDIO 和 I²C，所有 CPU 都提供以下接口：最多 2x PCIe Gen3、2x USB 3.0、1x SATA 3.0 和 2x CAN。提供高达 4 GB DDR4 SDRAM 以及 ECC 支持和 eMMC 内存。此外，最多可通过两个 QSPI 接口连接 512 MB NOR Flash。这些 CPU 特别适用于基于 TSN 的工业自动化和控制应用、网络以及需要结合图形进行快速、实时和安全数据通信的应用。

具有 100 Gb 以太网的 LX2160A。

LX2160A 高端通信处理器提供高达 25 GHz 的 24 个高速 SerDES 通道，用于高速数据通信。SerDES 通道可用于 SATA、PCIe 或以太网。得益于八个、十二个或十六个 Cortex-A72 内核，计算性能可以在很宽的范围内扩展。这款 NXP CPU 最多可以设置两个 100 Gigabit 以太网接口。支持 ECC 的 DDR4 SDRAM 可通过两个 72 位宽的内存接口连接。除了两个 CAN-FD、八个 I2C 和 SPI 外，CPU 还集成了两个 USB 3.0。有了这款 CPU，用户可以前所未有地满足他们对服务器、高端摄像机传输和卫星技术的要求。对于受保护和安全的数据传输，可以访问广泛的安全功能。

表 1：Layerscape 系列简要概述

在每个系列中，QorIQ ® -Layerscape CPU 产品系列依次由引脚兼容的 CPU 衍生产品组成，从而为面向未来的开发结合了众多功能和性能等级。根据设计要求，可以从各自的 CPU 系列中选择合适的内核。因此，从双 Cortex-A7 内核到多达 16 个 Cortex-A72 内核，该 CPU 系列是广泛领域的应用和使用面向未来的网络技术的应用的理想基础。

TQ-Systems 充分利用了 CPU 的所有优势，并在此基础上开发了市场上最大的嵌入式模块产品组合。每个模块提供 100% 的所有可用信号引脚，使用户在使用接口及其引脚复用时不受任何限制。

审核编辑：郭婷