网络、工业控制和新兴物联网（IoT）市场的基本要求

　　前言

　　网络、工业控制、机器对机器（M2M）和新兴物联网（IoT）市场都共同存在着一项类似的基本要求：能够安全且可靠地连接丰富多样的端点，并且支持网络范围的集中式控制功能。广泛应用的互联网协议（IP）标准可以支持工业自动化、M2M和物联网（IoT）市场，从而充分发挥通用网络构建模块的优势。

　　制造商在寻求更高的数据可见性，希望提高生产能力并且远程管理他们的工业操作，以太网应用可以支持工厂车间机器之间的连接性，这一需求一直在稳步增长。增强工厂联网设备的可见性和管理能力，有助于精简各种相关的功能，这取决于能够确保工厂网络范围所载数据的安全性。

　　作为二十多年一直服务于控制层和数据层应用的网络处理器顶级供应商之一，飞思卡尔继续在引领这一行业趋势的发展。无论设计涉及网络基础架构、工业控制网络（网关或PLC）或工厂车间设备，必须满足一些基本要求：交付出色的可靠性、数据安全性、高效数据包处理和性能增强的连接支持能力。

　　飞思卡尔凭借其基于Power Architecture®技术的通信处理器支持上述需求，首先确立了自身作为网络解决方案领先者的地位。秉承过去二十年获得的专业技术和创新记录，飞思卡尔推出了第一款基于ARM® ISA的QorIQ网络处理器系列产品。创新的QorIQ LS1021A处理器配置了两个高效ARM Cortex®-A7内核，带有ECC保护的L1和L2高速缓存，确保达到最大化可靠性，并支持高达1 GHz的运行速度。这款ARM双核提供了在功耗3W以下微处理器前所未有的集成水平。高性能网络接口包括千兆以太网、PCI Express® 2.0、SATA 3.0和USB 3.0。LS1021A处理器还可以支持旧有串行接口，其中包括TDM、HDLC、UART、I2C、SPI、CAN和PWM/Quadric解码。除了丰富多样的通信接口之外，该处理器还可以支持SDHC、I2S和集成LCD控制器。

　　通信加速器

　　在过程自动化和制造业控制应用中，网络必须永远可用、高度可靠且具有安全性。与此同时，网络处理器需要提供智能功能，让众多公司充分利用现今网络提供的信息流优势。

　　为了交付最大可靠性和强大的安全性，飞思卡尔网络处理器集成了业界领先的网络加速和保护技术。这些技术便是可编程的微型QUICC引擎，可以支持Field Bus和RS485协议，例如PROFIBUS（包括主机和从机），以及旧有HDLC和TDM通信协议。

　　支持以太网连接性，每一个虚拟化、增强三倍速度的以太网控制器（VeTSEC）可以支持进出口的IEEE® 1588时间戳，结合硬件内部的计时器和脉冲实施。硬件还支持软件受管队列，

　　白皮书 2 freescale.com

　　面向工业和物联网应用的高性能、高度安全的网络

　　与ISO第4层的入口解析和硬件出口优先次序相结合，可以实施简单有效的排队任务。

　　这些公认的以太网控制器都通用于工业应用的其它飞思卡尔处理器中，拥有丰富多样的成熟软件驱动程序支持，其中包括面向工业以太网（EtherCAT® Master）、PROFINET®

　　（RT）、EtherNet/IP™和PRP的软件栈。

　　QorIQ LS1021A处理器结构图

　　以太网族系功能

　　QorIQ LS1021A处理器的设计旨在彻底满足苛刻和恶劣条件下网络应用的需求。这个目标可以通过向所有存储器融合错误检测和纠错（ECC）技术而实现，其中包括第1层和第2层高速缓存以及SRAM、外部DDR存储器和看门狗定时器，从而获得最大可靠性。通过ECC保护的存储器可以完善可靠性，高性能安全引擎支持全系列的数据保护机制，包括安全启动、可靠架构、ARM TrustZone®和生产保护，结合起来可以提供最大化的可靠节点能力。

　　这些功能都是物联网（IoT）应用的必要条件，在其中许多边缘网络设备和传感器将会捕捉和传输各个节点之间的特定用户数据。因为这种数据可以直接关联或链接到单独的用户，数据必须经过加密处理。这日益受到法规的监管与监控，扩展到所用加密标准和协议的技术规范。不可避免的是，这会要求M2M或物联网（IoT）应用中所使用的通信处理器必须具备执行加密操作的功能，例如哈希算法、签名和加密数据，以及旨在满足法规要求的安全密钥存储单元。