原标题：基于NXP QorIQ® LS1021A-IoT工业级物联网网关方案

　　IoT飞速发展，尤其作为核心设备的网关产品种类繁多，有的网关应用智慧家庭等消费类场合，有的网关则应用于智慧电力等工业场合。本方案则是侧重于工业级的物联网网关 ... 此物联网网关具备对上(IT系统)的协议对接能力，以及对上的通讯能力 (以太网，WIFI，3G，4G，NB-IOT等)。可以实现感知网络与通信网络，以及不同类型感知网络之间的协议转换.既可以实现广域互联.也可以实现局域互联。

　　NXP特别是对于解决这一固有的通信的接入能力, 可管理性, 与协议转换能力三者的复杂性来说至为关键。通过提供预集成、预验证的硬件模块和软件模块，NXP QorlQ LS1021A-IoT物联网网关参考设计, 加快了传统和新系统的连接部署，实现边缘设备和云之间无缝且安全的数据流动。用户不需要去修改当前使用的协议，包括传感器通讯与执行器通讯等协议;其次，仅需要将当前物联网的接口与LS1021A-IoT物联网网关的接口进行对接，并且接入到云端，剩下的事情就交给NXP去办了。

　　LS1021A-IO- TA)的物联网(IoT)网关参考设计: 是基于QorIQ LS1021A处理器的一个小规格的专用硬件平台，配备了多种高速连接和低速串行接口，旨在支持为在家庭、企业或其他商业地点的终端用户安全, 交付物联网服务。这款经济实惠的参考设 计结合了基于标准的开源软件和功能丰富的物联网网关设计，以便建立一个通用的开放框架，保护物联网服务的交付和管理。

　　场景应用图

　　产品实体图

　　展示板照片

　　方案方块图

　　核心技术优势

　　1, 多功能设计

　　1-1, 将LS1021A-IoT网关分开可以使高速和串行连接种类更广泛，从而提供高度安全的紧凑设计和多样性。

　　1-2, 该参考设计的创新支持Arduino Shield™模 块，从而进一步支持Arduino模块系列提供的各种通信解决方案。

　　1-3, 高效率通过使用基于ARM A7双核的QorIQ LS1021A嵌入式处理器来实现，该处理器以不到3W的典型功率提供5000 coremarks以上的性能。

　　1-4, MC34VR500稳压器为全部的 LS1021A-IoT网关设计供电。该器件拥有独特的、多个用户可编程的DC/DC和 LDO输出，非常适用于电源系统解决方案。

　　1-5, 除了性能卓越、集成度高以外，LS1021A-IoT网关设计还提供HDMI、 SATA3和USB3连接器以及完整的Linux软件开发包。

　　1-6, LS1021A-IoT参考设计支持全面的安全级别，其中包括安全启动、信任架构和篡改检测，均可用于待机模式和活跃模式。这些特性集合起来，可从制造开始到部署全程持续保护客户设计，免受恶意攻击，确保最终产品具有最 高级别的安全性和可靠性。

　　2, 生产就绪的设计

　　2-1, LS1021A-IoT网关参考设计让那些希望满足新的物联网市场需求和部署新物联网服务的OEM或ODM制造商能显着降低投资成本。由于新标准的出现，物联网网关设计使他们能够迅速通过标准设计方法获得支持，无需巨大的投资成本。

　　2-2, 广泛的接口和协议,再配上一个优化支持各种平台的综合软件开发套件，可以确保最大的可用性。 NXP为购买物联网网关平台的客户提供全部设计文件，以及详细的物料清单(BOM)，无需额外费用。

　　2-3, 可订购的部件编号LS1021A-IOTA, 价格$429 (美元，建议零售价)

　　方案规格

　　方案规格则是主要是体现在远程与近程通信协议方面

　　* 远程方面, 支持4G-LTE：HUAWEI E3372 Module：

　　(1)数据传输速度：

　　LTE FDD: Cat4 DL: 150 Mbps / UL: 50 Mbps @20 M BW

　　UMTS: DCHSPA+: 42 / 5.76 Mbps; 21 M / 5.76 Mbps; 14 M / 5.76 M

　　HSUPA: 7.2 M / 5.76 M

　　2G: EDGE packet data service of up to 236.8 kbps

　　(2)通讯系统制式：

　　FDD: DD800 / 900 / 1800 / 2100 / 2600

　　UMTS: 900 / 2100

　　GSM: 850 / 900 / 1800 / 1900

　　(3)E3372 Module通过USB接口连接到LS1021A。

　　近程传输协议方面

　　* 支持BLE&Thread---KW41Z：Cortex-M0+内核，支持Thread和BLE4.2，可以支持 Thread+BLE堆栈并行运行。

　　* 支持ZigBee---JN5169 Module：芯片内部有Flash支持512KB，SRAM支持32KB， EEPROM支持4KB。最大发射功率可以做到+10dBm。支持ZigBee3.0，支持HA协议， ZLL协议，ZigBee Green Power等。

　　* 支持WiFi---WNC DNXA-H1：支持802.11 a/b/g/n协议，支持2.4GHz和5GHz双波段， 接口支持mini-PICe，传输速率450Mbps，支持uFL天线接口。

　　* 支持Sigfox---OL2385：支持160MHz - 960 MHz频段;14dBm输出power@29mA; RX功耗在11mA以下;灵敏度-126dBm@4KHz。

　　* 支持NFC---PN7150，Cortex-M0内核，支持NFC三种模式：Reader，卡模拟以及P2P。

　　* 支持OTA---采用Ethernet方式升级本地u-Boot，Kernel，File System等等。

　　LS1021A SoC特性：

　　内核：

　　(1) 两个ARM v7 Cortex-A7 32位内核， 每个内核都支持双精度浮点运算和运行频率高达1.0 GHz的NEON SIMD模块

　　(2) 32 KB指令和数据L1缓存，带一个错误检测与校正位，针对指令和数据缓存提供ECC保护

　　(3) 高达512 KB的一致性L2缓存，带一个错误检测与校正位，提供ECC保护

　　接口：

　　(1)4个高达6 GHz的SerDes通道

　　* 支持SGMII、PCIe®和SATA

　　* 以太网

　　(2)3个虚拟化增强型三速以太网控制器(VeTSEC)，支持SGMII (最多两个)、RGMII、RMII 、MII , 支持IEEE® 1588

　　(3)一对PCIe Gen2控制器

　　* 通过单信道、双信道或4信道支持高达5G/tps (采用单个控制器) * MSI支持

　　(4) 4个FlexCAN控制器

　　存储：

　　(1) DDR存储控制器，支持频率高达1600 MHz的DDR3L和DDR4

　　* 支持8位、16位、32位存储器，同时支持ECC

　　(2) 安全引擎(SEC5.4)具有5个加密硬件加速模块、真随机数生成器、散列和CRC单元

　　外设：

　　(1) ARM缓存一致性互连(CCI400)

　　(2) ARM AMBA4 MPCore虚拟化

　　(3) 支持16位接口的集成式闪存控制器

　　(4) QuadSPI闪存控制器

　　(5) 带集成式PHY的USB3.0超高速控制器，支持OTG、主机和设备模式

　　(6) 支持OTG、主机和设备模式的USB2.0

　　(7) SD/MMC控制器

　　(8) 支持6G/tps的SATA3控制器

　　(9) 3x I²C

　　(10) 2x SPI

　　(11) LCD显示控制器

　　( 12 ) 认证 FCC B class , CE

　　(13) 套件包含: Linux 与 OpenWRT 软件, 参考设计(图表, 布局和可用的BOM, 硬件快速入门指南和用户指南

　　技术文档

　　LS1021A: 带LCD控制器的QorIQ LS1021A双核通信处理器

　　概述

　　QorIQ LS1系列(包括LS1021A通信处理器)采用Layerscape架构，这是业界第一个软件感知、与内核无关的网络架构，具有无与伦比的效率和可扩展性。

　　QorIQ LS1021A处理器是高性价比产品，可为无风扇的小型企业网络应用提供广泛的集成和高能效特性。LS1021A处理器包含运行频率高达1.0 GHz的双ARM® Cortex®-A7内核，旨在交付超过5,000的CoreMark®性能，它提供的虚拟化支持、高级安全功能、最广泛的高速互联及优化外设功能在功耗小于3W的处理器领域无人能及。

　　QorIQ LS1021A处理器配备了集成式LCD控制器、用于实施工业协议的CAN控制器、运行频率高达1600 MHz的DDR3L/4、集成式安全引擎和QUICC Engine，并针对L1和L2缓存提供ECC保护。LS1021A处理器可与QorIQ LS1020A和LS1022A处理器实现引脚和软件兼容。

　　特性

　　内核复合体

　　两个ARM v7 Cortex-A7 32位内核， 每个内核都支持双精度浮点运算和运行频率高达1.0 GHz的NEON SIMD模块

　　32 KB指令和数据L1缓存，带一个错误检测与校正位，针对指令和数据缓存提供ECC保护

　　高达512 KB的一致性L2缓存，带一个错误检测与校正位，提供ECC保护

　　网络元件

　　4个高达6 GHz的SerDes通道

　　支持SGMII、PCIe®和SATA

　　以太网

　　3个虚拟化增强型三速以太网控制器(VeTSEC)，支持SGMII (最多两个)、RGMII、RMII、MII

　　支持IEEE® 1588

　　一对PCIe Gen2控制器

　　通过单通道、双通道或4通道支持高达5G/tps (采用单个控制器)

　　MSI支持

　　4个FlexCAN控制器

　　加速器和存储器控制

　　DDR存储控制器，支持频率高达1600 MHz的DDR3L和DDR4

　　支持8位、16位、32位存储器，同时支持ECC

　　安全引擎(SEC5.4)具有5个加密硬件加速模块、真随机数生成器、散列和CRC单元

　　基本外设和互连

　　ARM缓存一致性互连(CCI400)

　　ARM AMBA4 MPCore虚拟化

　　支持16位接口的集成式闪存控制器

　　QuadSPI闪存控制器

　　带集成式PHY的USB3.0超高速控制器，支持OTG、主机和设备模式

　　支持OTG、主机和设备模式的USB2.0

　　SD/MMC控制器

　　支持6G/tps的SATA3控制器

　　3x I²C

　　2x SPI

　　其他特性

　　LCD显示控制器