對(duì)于工業(yè)4.0，不同企業(yè)有著不同的詮釋，而互聯(lián)是其最大的特點(diǎn)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)、RFID，甚至Wi-Fi等有線或者無(wú)線方式將工業(yè)應(yīng)用中的所有設(shè)備連接起來(lái)，再通過(guò)網(wǎng)關(guān)聯(lián)接到云端。飛思卡爾為許多有線和無(wú)線工業(yè)通信協(xié)議及人機(jī)界面提供工業(yè)控制和網(wǎng)絡(luò)的解決方案，其安全系統(tǒng)可在制造或加工工廠的典型惡劣環(huán)境下，承受黑客、克隆、篡改和軟錯(cuò)誤。

優(yōu)化工業(yè)應(yīng)用

在飛思卡爾眾多針對(duì)工業(yè)通信的產(chǎn)品中，最新推出的QorIQ雙核T1024和T1023通信處理器是比較可圈可點(diǎn)的。T1024和T1023為工業(yè)市場(chǎng)提供優(yōu)化的功能，包括面向HMI的顯示界面單元、面向工業(yè)協(xié)議卸載的QUICC Engine以及針對(duì)高可靠性“始終在線”應(yīng)用的錯(cuò)誤檢查與糾錯(cuò)（ECC）支持。其中QUICC 引擎模塊為T(mén)DM、HDLC、UART、ISDN和工業(yè)協(xié)議等傳統(tǒng)WAN協(xié)議提供綜合支持。

T1024和T1023配備64位內(nèi)核，基于Power Architecture技術(shù)構(gòu)建，提供網(wǎng)絡(luò)、電信和工業(yè)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需的高性能數(shù)據(jù)通路加速架構(gòu)（DPAA）和網(wǎng)絡(luò)外設(shè)總線接口。其目標(biāo)應(yīng)用包括：有線和無(wú)線分支路由器、WLAN 11ac 企業(yè)接入點(diǎn)、服務(wù)提供商WLAN 接入點(diǎn)、統(tǒng)一的威脅管理網(wǎng)關(guān)、多功能打印機(jī)、路由器和交換機(jī)控制器、線卡控制器、工業(yè)自動(dòng)化和計(jì)算、單板計(jì)算機(jī)、航空航天和國(guó)防級(jí)耐用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

全新的QorIQ T1023和T1024處理器為廣受歡迎的QorIQ P1系列和PowerQUICC處理器組合了無(wú)縫應(yīng)用軟件的可擴(kuò)展性和出色的卸載性能升級(jí)路徑。T1023器件針對(duì)802.11ac智能邊緣WLAN接入點(diǎn)和分支路由器，同時(shí)T1024 SoC經(jīng)濟(jì)高效地升級(jí)了打印和成像、傳統(tǒng)控制應(yīng)用和線路卡。

平衡的藝術(shù)——性能與節(jié)能兩不誤

與熱門(mén)的ARM內(nèi)核相比，Power Architecture與工業(yè)結(jié)緣的歷史更為悠久，并且已經(jīng)在工業(yè)及通信領(lǐng)域證明其有很強(qiáng)的可靠性和安全性。e5500架構(gòu)是飛思卡爾e500內(nèi)核的兩倍，設(shè)計(jì)頻率高達(dá)2.5 GHz，可以運(yùn)行在64位或32位模式。64位e5500內(nèi)核實(shí)現(xiàn)了諸多改進(jìn)，包括支持多核SoC實(shí)施方案以及異構(gòu)多核處理器，并實(shí)現(xiàn)了集成度和性能的獨(dú)特結(jié)合，在非常低的功率范圍內(nèi)達(dá)到了非常高的性能水平，為嵌入式能效設(shè)定了一個(gè)基準(zhǔn)。

T1023/24處理器帶2個(gè)或4個(gè)采用Power Architecture技術(shù)的e5500單線程內(nèi)核，高達(dá)1.4 GHz，帶64位ISA支持；低延遲、每核、內(nèi)核定時(shí)，256 KB專用緩存；混合32位模式，支持傳統(tǒng)的軟件，并可過(guò)渡到64位架構(gòu)；32/64位DDR3L/4 SDRAM存儲(chǔ)控制器，帶ECC支持，高達(dá)1600 MT/s。

T1023/24的一大特點(diǎn)是性能與功耗的完美結(jié)合，可以說(shuō)是“智能節(jié)能”，其體現(xiàn)在幾個(gè)方面：首先是每瓦性能達(dá)到1 800 Coremark；總功耗小于4 W（主頻為1.4 GHz）；e5500核支持不同層次的低功耗模式（睡眠、等待和倦怠）；通過(guò)基于ECMA 363的自動(dòng)應(yīng)答提供深度睡眠支持，無(wú)數(shù)據(jù)包丟失；符合能耗標(biāo)準(zhǔn)，如歐洲行為守則、能源之星等。

此外，建議使用F104S8A四端口千兆以太網(wǎng)銅PHY作為T(mén)1023/24通信處理器的配套設(shè)備提供，F(xiàn)104S8Aq器件可優(yōu)化所有鏈路運(yùn)行速率的功耗。

信息安全性解除后顧之憂

最近，一起發(fā)生在德國(guó)的機(jī)器人事故引起業(yè)界廣泛關(guān)注，引發(fā)對(duì)機(jī)器人安全性的討論。其實(shí)完全沒(méi)必要恐慌，因?yàn)閺闹悄芗揖拥焦I(yè)4.0，這些物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用早在設(shè)計(jì)之初就十分重視安全性。安全包括物理安全、功能安全、信息安全三個(gè)方面。以工廠的機(jī)器手臂為例，物理安全指其所在位置的安全，例如不受風(fēng)雨、地震應(yīng)用等；功能安全是指其能正常地工作，既不出故障，也不給其他事物帶來(lái)破壞；信息安全是指其接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)安全，不受黑客攻擊，并且只有授權(quán)用戶才能與它進(jìn)行信息交互，甚至不同級(jí)別的授權(quán)用戶有不同的操作權(quán)限。

那么飛思卡爾通信處理器可以在安全性方面做些什么呢？以信息安全為例，T1023/24所有端口均帶有MACsec，它是一個(gè)用以保護(hù)局域網(wǎng)安全的主要協(xié)議，這一協(xié)議通過(guò)識(shí)別局域網(wǎng)上非授信站點(diǎn)來(lái)阻止其通信，從而保證網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行，同時(shí)還能保護(hù)信息完整性和保密性信，并減少對(duì)2層協(xié)議的攻擊。T1023/24還支持硬件虛擬化和分區(qū)執(zhí)行，有額外的特權(quán)級(jí)別，用于管理程序支持。指令有3個(gè)等級(jí)：用戶、超級(jí)用戶、管理程序，而分等級(jí)是信息安全最有效的措施之一，避免沒(méi)有權(quán)限的人對(duì)系統(tǒng)造成破壞。此外，QorIQ可信架構(gòu)可提供安全引導(dǎo)、安全調(diào)試、篡改檢測(cè)、易失性密鑰存儲(chǔ)等功能。

T1023/24集成的DPAA不僅有加速特性，也帶來(lái)了安全性。其功能包括：全L2/3通道和加密/解密分流支持，用于諸如WLAN等功能；CAPWAP/DTLS安全無(wú)線鏈接；數(shù)據(jù)包解析、分類和分布；支持調(diào)度、數(shù)據(jù)包排序和阻塞管理的隊(duì)列管理；用于緩沖區(qū)分配和釋放的硬件緩沖管理；密碼加速(SEC 5.x)。

外設(shè)接口

工業(yè)應(yīng)用接口種類繁多，例如維護(hù)用的低速現(xiàn)場(chǎng)總線（RS-485）、過(guò)程處理用快速現(xiàn)場(chǎng)總線（CAN），即使實(shí)現(xiàn)類似功能，采用的協(xié)議也可能大相徑庭。因此，針對(duì)工業(yè)應(yīng)用的通信處理器需要對(duì)接口有強(qiáng)大的支持。

T1024/1023包括以下網(wǎng)絡(luò)單元和外設(shè)接口：SerDes（4條高達(dá)10 Gb/s的通道，支持SGMII、QSGMII、PCIe和SATA）；高達(dá)4個(gè)以太網(wǎng)MAC；3個(gè)PCI Express 2.0 控制器；1個(gè)串行ATA (SATA 2.0) 控制器；兩個(gè)高速USB 2.0 控制器，帶集成物理層；增強(qiáng)型安全數(shù)字主控制器(SD/MMC/eMMC)；增強(qiáng)型串行外圍接口；兩個(gè)I2C 控制器；4個(gè)UART；集成式閃存控制器，支持NAND 和NOR閃存。

參考設(shè)計(jì)和軟件支持

QorIQ T1024參考設(shè)計(jì)板（T1024RDB）是一種高性能評(píng)估和開(kāi)發(fā)平臺(tái)，支持基于Power Architecture技術(shù)構(gòu)建而成的QorIQ T1024和T1014通信處理器。該電路板配備1.4 GHz QorIQ T1024處理器和豐富的I/O組合，主要面向網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)應(yīng)用為主的QorIQ T1系列通信處理器評(píng)估，例如，固定路由器、交換機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備、防火墻和其他數(shù)據(jù)包過(guò)濾應(yīng)用、以及通用嵌入式計(jì)算中的混合控制和數(shù)據(jù)平臺(tái)。QorIQ T1024RDB可以幫助您加快產(chǎn)品上市速度。在您的硬件和軟件生產(chǎn)之前，該系統(tǒng)可作為軟硬件開(kāi)發(fā)、調(diào)試和性能評(píng)估的參考。如果需要，還可提供設(shè)計(jì)文件。

在T1024RDB中，系統(tǒng)一旦進(jìn)入深度睡眠模式，可以通過(guò)軟件對(duì)定時(shí)器和中斷控制器進(jìn)行編程，使得只有在重要事件時(shí)才喚醒處理器，并且能決定是返回睡眠模式還是激勵(lì)處理器全速率運(yùn)行。

圖QorIQ T1024參考設(shè)計(jì)框圖

飛思卡爾多年來(lái)組建起了豐富的生態(tài)系統(tǒng)，為其產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。其與合作伙伴可為用戶提供一系列廣泛工具、運(yùn)行時(shí)軟件、參考解決方案和服務(wù)，加速設(shè)計(jì)。例如：面向Power Architecture技術(shù)的CodeWarrior Development Studio、QorIQ Linux SDK、VortiQa 應(yīng)用軟件、專業(yè)服務(wù)和支持（如參考設(shè)計(jì)軟件支持包）、第三方軟件和工具（包括Enea、Green Hills、Mentor Graphics以及Wind River）。

其中，CodeWarrior Development Studio充分發(fā)揮了通信和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的全部潛力，其集成在Eclipse開(kāi)發(fā)框架內(nèi)，集成了Linux® Build工具和極其先進(jìn)的具有軟件分析功能的多核處理器及多核調(diào)試技術(shù)，使用戶能夠構(gòu)建、調(diào)試并且優(yōu)化基于飛思卡爾Power Architecture技術(shù)的多核應(yīng)用。