2013 年 4 月，NXP（前身為飛思卡爾）發(fā)布信息稱，除了市場上已知且成功的 Power ?架構(gòu)之外，還將推出新一代處理器，稱為 Layerscape 。當時，還不知道這些新設計的基于 Arm ?核心的 CPU 將取代 Power ?架構(gòu)。2014 年年中，NXP 宣布 Power ?架構(gòu)路線圖將停產(chǎn)并由 QorIQ ?取代- 從長遠來看，Layerscape 技術。第一個 CPU 衍生產(chǎn)品于 2013 年推出，由 LS1021A 的三個引腳兼容變體組成。路線圖信息于 2014 年初發(fā)布。從那時起，事情就如火如荼地進行，并宣布了更多的 CPU 衍生產(chǎn)品。作為第二款 CPU，LS2088A 被引入市場。但是，由于其專為服務器市場設計的特殊功能，它的應用并不像 2015 年宣布的 LS1088A、LS1043A 或 LS1046A 系列那樣廣泛使用。2018 年底，恩智浦隨后發(fā)布了 LS1028A。2020年推出高端CPU衍生產(chǎn)品LX2160A，它承諾了網(wǎng)絡技術領域的許多新功能，具有今天已知的功能。

QorIQ ? Layerscape 技術

該名稱代表高能效 Arm ? -Core 和 QorIQ ? Power ?架構(gòu)的高速外圍設備的組合。Arm ? CPU 內(nèi)核通過新的總線系統(tǒng)“Cache Coherent Interconnect”（CCI400） 連接到通信單元。這種組合形成了用于要求苛刻的數(shù)據(jù)通信任務的理想平臺。通過集成飛思卡爾著名的 QUICC Engine 技術（也稱為 QE），Layerscape CPU 可以繼續(xù)用于該 QE 至今使用的后續(xù)項目中。這種架構(gòu)的一個優(yōu)點是，big-endian（應用于Power?架構(gòu)）和 little-endian（應用于通用Arm?這些 Layerscape 處理器支持技術）。這意味著以前在 Power ?架構(gòu)上使用的應用程序和計算操作以及以前使用的軟件更易于移植和使用。

LS1021A 系列的特點

嵌入式 CPU LS1021A 及其變體 LS1020A 和 LS1022A 針對希望在最新系統(tǒng)架構(gòu)上開發(fā)高效平臺以處理大量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)開發(fā)人員進行了優(yōu)化。LS102xA CPU 系列提供雙 Cortex-A7 內(nèi)核，具有 ECC 保護的 L1 和 L2 高速緩存，以實現(xiàn)最大的可靠性。處理器的平均功耗為 3-4 W。借助集成在 LS1021A 處理器中的 LCD 控制器，還可以實現(xiàn)對具有顯示屏和觸摸屏的操作單元的要求的系統(tǒng)開發(fā)。這導致了巨大的成本優(yōu)勢。除了 3 個千兆以太網(wǎng)、2 個 PCIe Gen2、USB 2.0 主機/USB 3.0 OTG 控制器和 10 個 UART，用戶還可以使用多達 4 個 FlexCAN（僅限 LS1021A）進行通信。更多功能單元可以通過 SATA、SDIO、SPI、I 連接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 技術，非常適合堅固的工業(yè)路由器、網(wǎng)關和數(shù)據(jù)記錄器。除了可擴展至 1GB 的 16 位寬 DDR3L SDRAM 接口外，用戶還可以使用最大內(nèi)存大小為 256 MB 的 QSPI NOR Flash 作為引導設備。與 CPU 中實現(xiàn)的高速接口相關的 1 W 功耗保證了廣泛的可能應用?？梢詣?chuàng)建既需要非常低的能耗又需要安全快速的數(shù)據(jù)通信的應用程序。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 以太網(wǎng)

用戶可以在有吸引力的條件下從一個非常強大的平臺中受益。多達五種經(jīng)過優(yōu)化的 CPU 變體可用于各種應用，例如對快速和安全數(shù)據(jù)通信有高要求的網(wǎng)絡、工業(yè)自動化和控制系統(tǒng)。引腳兼容的 CPU（LS1046A/26A、LS1043A/23A 和 LS1088A）在提供的接口數(shù)量和內(nèi)核數(shù)量方面有所不同。根據(jù)配置，可以使用 Cortex-A72 或 -A53，每個都具有雙核或四核，或者 Cortex-A53 具有時鐘頻率高達 1.8 GHz 的八核。這種 CPU 多樣性允許選擇高 CPU 計算能力、快速數(shù)據(jù)傳輸速率和低功耗之間的最佳平衡。

對于高速通信，最多 8 個 SerDES 通道可用于接口 2x 10 Gigabit Ethernet、5x Gigabit、3x PCIe Gen3 和 1x SATA 3.0。此外，最多提供三個 USB 3.0 高速接口，以及 UART、I2C 和 GPIO。帶有 ECC、一個 SDIO 和兩個 Quad SPI 接口的 DDR4 SDRAM 可用作內(nèi)存。

TSN 和圖形與 LS1028A CPU。

NXP 處理器系列的 Arm ? Layerscape LS1028A 基于 Cortex-A72 技術構(gòu)建?；诖?CPU，可以根據(jù)所需的功能選擇四種不同的引腳兼容 CPU 衍生產(chǎn)品之一。CPU 有兩個單核（LS1017A 和 LS1018A）和兩個雙核變體（LS1027A 和 LS1028A）。CPU LS1017A 和 LS1027A 用于無頭系統(tǒng)，即圖形功能已停用。LS1018A 和 LS1028A 的集成強大 GPU 支持 4K 顯示。該 CPU 系列的時鐘頻率高達 1.3 GHz，提供了一個全面且可擴展的低功耗平臺。

具有四個端口的支持 TSN 的千兆以太網(wǎng)交換機可用于快速和實時的數(shù)據(jù)通信。此外，還可以使用兩個千兆以太網(wǎng)接口（1G/2.5G）。2.5GB 以太網(wǎng)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。提供高達 4 GB DDR4 SDRAM 以及 ECC 支持和 eMMC 內(nèi)存。此外，最多可通過兩個 QSPI 接口連接 512 MB NOR Flash。這些 CPU 特別適用于基于 TSN 的工業(yè)自動化和控制應用、網(wǎng)絡以及需要結(jié)合圖形進行快速、實時和安全數(shù)據(jù)通信的應用。

具有 100 Gb 以太網(wǎng)的 LX2160A。

LX2160A 高端通信處理器提供高達 25 GHz 的 24 個高速 SerDES 通道，用于高速數(shù)據(jù)通信。SerDES 通道可用于 SATA、PCIe 或以太網(wǎng)。得益于八個、十二個或十六個 Cortex-A72 內(nèi)核，計算性能可以在很寬的范圍內(nèi)擴展。這款 NXP CPU 最多可以設置兩個 100 Gigabit 以太網(wǎng)接口。支持 ECC 的 DDR4 SDRAM 可通過兩個 72 位寬的內(nèi)存接口連接。除了兩個 CAN-FD、八個 I2C 和 SPI 外，CPU 還集成了兩個 USB 3.0。有了這款 CPU，用戶可以前所未有地滿足他們對服務器、高端攝像機傳輸和衛(wèi)星技術的要求。對于受保護和安全的數(shù)據(jù)傳輸，可以訪問廣泛的安全功能。

表 1：Layerscape 系列簡要概述

在每個系列中，QorIQ ? -Layerscape CPU 產(chǎn)品系列依次由引腳兼容的 CPU 衍生產(chǎn)品組成，從而為面向未來的開發(fā)結(jié)合了眾多功能和性能等級。根據(jù)設計要求，可以從各自的 CPU 系列中選擇合適的內(nèi)核。因此，從雙 Cortex-A7 內(nèi)核到多達 16 個 Cortex-A72 內(nèi)核，該 CPU 系列是廣泛領域的應用和使用面向未來的網(wǎng)絡技術的應用的理想基礎。

TQ-Systems 充分利用了 CPU 的所有優(yōu)勢，并在此基礎上開發(fā)了市場上最大的嵌入式模塊產(chǎn)品組合。每個模塊提供 100% 的所有可用信號引腳，使用戶在使用接口及其引腳復用時不受任何限制。

審核編輯：郭婷