Freescale LS1021AXN7KQB

Отличный выбор микропроцессора! Freescale LS1021AXN7KQB — это высокопроизводительный и энергоэффективный процессор для встраиваемых сетевых и промышленных применений. Вот подробное описание и технические характеристики.

Описание

LS1021A — это двухъядерный процессор на архитектуре ARM Cortex-A7 с тактовой частотой до 1.0 ГГц. Он разработан компанией Freescale Semiconductor (которая позже была приобретена NXP Semiconductors). Ключевой особенностью чипа является интеграция мощного сетевого ускорителя и коммутатора, что делает его идеальным решением для:

• Сетевых маршрутизаторов и шлюзов
• Устройств управления промышленной сетью (Industrial Control)
• Оборудования для Интернета вещей (IoT Gateway)
• Медиаконвертеров и коммутаторов
• Устройств сетевой безопасности (брандмауэры, VPN-шлюзы)

Микросхема выполнена в корпусе MAPBGA 525 (19x19 мм). Суффикс XN7KQB в полном названии указывает на конкретную ревизию, корпус, температурный диапазон и вариант поставки.

Ключевые технические характеристики

1. Ядро и производительность:

• Архитектура: 2 x ARM Cortex-A7
• Тактовая частота: До 1.0 ГГц
• Кэш: 32 КБ L1 (инструкции + данные) на ядро, 256 КБ общий кэш L2
• Сопроцессор (FPU/NEON): Да (VFPv4, NEON)

2. Сетевые возможности и ускорение:

• Интегрированный коммутатор: 3-портовый гигабитный Ethernet-коммутатор (1x внешний, 2x внутренних для взаимодействия с ядрами/периферией).
• Сетевой ускоритель (SEC): Блок шифрования и аутентификации, поддерживающий IPsec, SSL/TLS, SRTP, а также алгоритмы (AES, DES/3DES, SHA, RSA, ECC).
• Контроллеры Ethernet: Два контроллера 10/100/1000 Мбит/с с поддержкой IEEE 1588.

3. Память:

• Контроллер памяти: 64-битный DDR3/DDR3L SDRAM с поддержкой ECC.
• Встроенная память: 256 КБ статической RAM (SRAM) для общего использования.
• Внешняя Flash: Поддержка интерфейсов NAND Flash (до 24-бит ECC), NOR Flash, SD/MMC, SPI Flash.

4. Системная периферия и интерфейсы:

• Шины: PCI Express 2.0 (1 x1 lane), SATA 3.0 (1 порт).
• Последовательные интерфейсы: 2 x USB 2.0 (с поддержкой Host/OTG), 4 x UART, 2 x I2C, SPI.
• Другие интерфейсы: GPIO, таймеры, watchdog, контроллер прерываний.

5. Дополнительные функции:

• Виртуализация: Поддержка аппаратной виртуализации (ARM Virtualization Extensions).
• Trust Architecture: Встроенные функции для безопасной загрузки и защиты данных.
• Энергопотребление: Типичное — порядка 2-3 Вт, благодаря энергоэффективным ядрам Cortex-A7.

6. Техпроцесс и корпус:

• Техпроцесс: 28 нм.
• Корпус: MAPBGA-525 (19 мм x 19 мм, шаг 0.65 мм).
• Температурный диапазон: Коммерческий (0°C до +70°C) или промышленный (-40°C до +85°C) — зависит от суффикса. Q в маркировке часто указывает на расширенный диапазон.

Парт-номера (Part Numbers) и совместимые модели

Это часть семейства QorIQ LS1 (Layerscape 1). Основные парт-номера и аналоги:

1. Прямые аналоги в семействе LS1021A (различаются частотой, температурой, корпусом):

• LS1021AXN7KQB — Базовая модель, 1 ГГц, корпус MAPBGA-525.
• LS1021AXN7KQA — Аналог, может отличаться ревизией или температурным диапазоном.
• LS1021AXE7KQB / LS1021AXE7KQA — Модель в корпусе MAPBGA-400 (меньше выводов, урезанная периферия).
• LS1021AXN7MQA — Модель с повышенной частотой (до 1.2 ГГц, если доступна).
• LS1021AXN7PQA — Другая ревизия или спецификация.

2. Совместимые и альтернативные модели (из того же или смежного семейства):

• LS1020A — Одноядерная версия процессора LS1021A (1 x Cortex-A7). Полностью программно-совместима, но с меньшей производительностью.
• LS1043A / LS1046A — Модели следующего поколения (серия LS1 4). Имеют 4 или 6 ядер Cortex-A72 (ARMv8-A), значительно более высокую производительность и расширенные сетевые возможности. Не являются прямым drop-in заменой, но используются в более новых и требовательных разработках.
• LS1012A — Более простая и дешевая одноядерная модель (Cortex-A53) с интегрированным гигабитным PHY, ориентированная на компактные и энергоэффективные устройства.
• LS1022A — Двухъядерный Cortex-A72, преемник LS1021A для приложений, требующих большей вычислительной мощности.

3. Важное примечание по замене:

• Модели с суффиксом XN (MAPBGA-525) и XE (MAPBGA-400) не совместимы по выводам (не взаимозаменяемы на плате).
• При выборе аналога необходимо сверять не только производительность, но и Revision silicon (ревизию), так как между ревизиями могут быть отличия в errata (списке известных ошибок), требующие корректировок в ПО.
• Рекомендуется всегда использовать официальные Data Sheet (DS) и Reference Manual (RM) от NXP для конкретного парт-номера для проектирования.

Где искать информацию: Официальная страница продукта на сайте NXP: https://www.nxp.com/products/processors-and-microcontrollers/arm-processors/layerscape-processors/layerscape-1012-1020-1021-1043-1046-processors:LS1012A-LS1046A (на ней можно найти документацию для всей серии, включая LS1021A).