龙芯2K0500及其解决方案的详细介绍

由工业和信息化部、中国科学技术协会、河南省人民政府共同主办的2022世界传感器大会在郑州开幕，众多诺奖、图灵奖获得者、海内外院士和专家学者出席，全球传感器领域最具影响力的相关企业参加。龙芯中科董事长胡伟武在大会开幕式发表主旨演讲并发布龙芯2K0500及其解决方案。

近年来依托底层芯片及软硬件技术的自主创新，龙芯中科逐步打开工控产业生态以及工业互联网事业发展新天地。传感器作为数据采集的功能载体，是信息技术的基础核心元器件，其核心技术和核心设备关乎工业互联网新型制造体系安全与发展!

胡伟武在演讲中表示，基于自主核心技术能力，龙芯成功打造2K0500芯片。该芯片是一款高集成度处理器芯片，片内集成64位LA264处理器核(基于龙架构LoongArch)，可为工控互联网应用、打印终端、BMC 等提供多种解决方案。目前基于龙芯2K0500平台，龙芯中科与合作伙伴已推出一系列板卡及解决方案。

以下是龙芯2K0500及其解决方案的详细介绍：

龙芯2K0500芯片

龙芯2K0500是一款高集成度处理器芯片，主要面向工控互联网应用、打印终端、BMC等应用场景。片内集成64位LA264处理器核、32位DDR3控制器、2D GPU、DVO显示接口、两路PCIe2.0、两路SATA2.0、四路USB2.0、一路USB3.0、两路GMAC、PCI总线、彩色黑白打印接口、HDA及其他常用接口。此外，芯片实现ACPI、DVFS/DPM动态电源功耗管理等低功耗技术，支持多种电源级别和唤醒方式，可根据具体应用场景对芯片部分功能和高速接口进行动态时钟、电源开关控制，满足工控、网络安全等应用领域低功耗应用需求。

基于龙芯2K0500的系列解决方案

基于龙芯2K0500，龙芯中科与合作伙伴已推出多个基于该平台的解决方案。

1. 国产化 BMC 方案

国产化 BMC 采用龙芯 2K0500 嵌入式控制器，搭载国产化元器件，自主可控国产化率达 100%。通过 PCIE、LPC 和 USB 总线与主系统相连，实现主系统的 VGA 显示、带内通信以及 KVM 相关功能，通过 I2C、ADC、PWM 等实现温度、电压、风扇等各种传感器的采集与控制，通过 LAN、 Serial、IPMB 实现与 chassis、机柜管理模块通信和带外管理控制。

2. 全国产化模块

全国产化模块基于龙芯2K0500单核低功耗处理器研制，主频最高支持800MHz。模块具有丰富的IO接口：支持2路RGMII接口，2路SATA2.0，4路CAN2.0，4路TTL串口，4路USB 2.0接口，1路USB3.0接口并支持OTG模式;扩展接口部分支持2路PCI Express x 1通道，1路标准32位PCI(可配置localbus总线模式)。

模块尺寸76mm x55mm，总功耗3～5W，采用全表贴、高国产化设计，具有功耗低、体积小、满足宽温工作环境的特点，可广泛应用于政府、科研、医疗、数控、通讯、交通等各嵌入式领域。

3. 工业物联网关

基于龙芯2K0500的工业物联网关采用高度集成化设计，在一块单板上集成了主处理器、模拟量和开关量采集电路、开关量输出电路、4G模块、网络接口、串行接口、电源系统等功能部件和模块。基于LA架构的龙芯2K0500 处理器，提供多路工业以太网接口、CAN接口、RS232/485串行接口、模拟量输入、数字量输入、开关量输出等功能来实现工业现场数据采集与协议转换，在智能工厂、石油石化、智慧水务各场景中实现应用推广。

4. 邮票版模块

针对物联网、网关，多种嵌入式、教育、开发平台等。

5. 龙芯2K0500派

龙芯2K0500派采用龙芯2K0500芯片，IO接口丰富，板卡采用表贴化设计，具有稳定、安全、可靠、实用性强等特点，可广泛应用于工业、网络、科研、医疗、数控、通讯、交通、教育等领域。可以通过PCIE作为其他主控的外设进行接口的扩展或实现多SoC芯片高速总线互联。

6. 龙芯2K0500 IDE

龙芯嵌入式集成开发环境LoongIDE是用于开发龙芯嵌入式芯片的编程工具。目前支持龙芯2K0500、1B、1C、1C101的裸机项目或RT-Thread/FreeRTOS/uCOS/ RTEMS项目。

用户通过向导创建项目，自动生成项目框架代码，以项目为单位进行源代码管理，并支持YAFFS2、lwIP等网络协议栈、文件系统等第三方代码库的导入。

框架代码中有完善的芯片驱动程序库，并采用统一的格式编写，直接调用驱动函数即可。项目编译时自动生成makefile文件，链接成龙芯芯片的可执行程序。提供复用引脚配置的直观图形操作界面，并自动生成初始化代码。并配套完善的帮助文档和编程示例。

7. 自主可控的打印机方案

打印机控制器作为打印机核心部件，其安全性对于打印及整机系统的安全性至关重要，目前国产化打印机技术的研究越来越受到重视。龙芯2K0500国产自主可控打印机方案采用自主指令系统架构LoongArch的龙芯2K0500芯片，可以确保打印机本体安全性，为国家的信息安全提供了可靠保障。目前，该方案已应用于众多国产打印机厂商。

龙芯2K0500集成一个打印机接口控制器PRINT，通过PRINT接口与打印机进行数据通信，其内部主要包括LSU机芯控制和JBIG85解码模块。其中，LSU机芯控制模块同时支持8路机芯控制，可实现同时打印青、粉、黄、黑四种颜色彩打功能;JBIG85解码模块可实现对由JBIG85压缩算法压缩过的图片数据进行解码处理，可负责同时对青、粉、黄、黑四个颜色进行对应数据的解码工作。

LSU控制模块主要包含三个模块：AXI/APB控制模块，LSU激光头控制模块以及MOTOR马达控制模块，结构框图下图所示：

AXI/APB控制模块主要负责配置打印相关的配置寄存器，从内存中取出需要打印的数据。AXI对8个激光头采取分时复用的策略，保证8个激光头可以公平的得到数据，保证不会出现某一激光头数据耗光。

LSU控制模块共8个，分别独立控制8个激光头，其中两两组成一组，共分成四组。四组LSU控制模块可同时打印青粉黄黑四种颜色以达到彩打目的，每一组LSU控制模块可执行隔行打印，提高打印速度。LSU控制模块经过配置可支持自左向右打印、自右向左打印、双面打印、多页打印、按字节翻转等操作。可根据打印机结构的不同，支持软件或传感器控制打印起始，并可配置精细调整打印延迟。

MOTOR马达控制模块共 4个，分别负责4组LSU控制模块。马达可根据打印机自身需求，精细调整马达转速，配合激光机打印速度。

伴随上述解决方案的发布，龙芯中科有信心、有能力将底层自主创新技术支撑于各行业领域，在新一轮科技革命和产业变革中，继续推进工控和信息系统数字化国产化转型，为产业安全可控、高质量发展贡献龙芯力量!

审核编辑：汤梓红