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(dāng)時，還不知道這些新設(shè)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(yuǎn)來看，Layerscape 技術(shù)。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(jìn)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(wù)器市場設(shè)計的特殊功能，它的應(yīng)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(luò)技術(shù)領(lǐng)域的許多新功能，具有今天已知的功能。

QorIQ ? Layerscape 技術(shù)

該名稱代表高能效 Arm ? -Core 和 QorIQ ? Power ?架構(gòu)的高速外圍設(shè)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(wù)的理想平臺。通過集成飛思卡爾著名的 QUICC Engine 技術(shù)（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(yīng)用于Power?架構(gòu)）和 little-endian（應(yīng)用于通用Arm?這些 Layerscape 處理器支持技術(shù)）。這意味著以前在 Power ?架構(gòu)上使用的應(yīng)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(jìn)行了優(yōu)化。LS102xA CPU 系列提供雙 Cortex-A7 內(nèi)核，具有 ECC 保護(hù)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(dǎo)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(jī)/USB 3.0 OTG 控制器和 10 個 UART，用戶還可以使用多達(dá) 4 個 FlexCAN（僅限 LS1021A）進(jìn)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(shù)，非常適合堅固的工業(yè)路由器、網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)記錄器。除了可擴(kuò)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(dǎo)設(shè)備。與 CPU 中實現(xiàn)的高速接口相關(guān)的 1 W 功耗保證了廣泛的可能應(yīng)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(yīng)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(qiáng)大的平臺中受益。多達(dá)五種經(jīng)過優(yōu)化的 CPU 變體可用于各種應(yīng)用，例如對快速和安全數(shù)據(jù)通信有高要求的網(wǎng)絡(luò)、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(dá) 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(shù)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(qiáng)大 GPU 支持 4K 顯示。該 CPU 系列的時鐘頻率高達(dá) 1.3 GHz，提供了一個全面且可擴(kuò)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(jī)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(dá) 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(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)以及需要結(jié)合圖形進(jìn)行快速、實時和安全數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用。

具有 100 Gb 以太網(wǎng)的 LX2160A。

LX2160A 高端通信處理器提供高達(dá) 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(kuò)展。這款 NXP CPU 最多可以設(shè)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(wù)器、高端攝像機(jī)傳輸和衛(wèi)星技術(shù)的要求。對于受保護(hù)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(shè)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(dá) 16 個 Cortex-A72 內(nèi)核，該 CPU 系列是廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用和使用面向未來的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用的理想基礎(chǔ)。

TQ-Systems 充分利用了 CPU 的所有優(yōu)勢，并在此基礎(chǔ)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(fù)用時不受任何限制。

審核編輯：郭婷