9.5. 2k1000LA芯片

龙芯 2K1000LA 处理器（简称龙芯 2K1000）主要面向于网络应用，兼顾平板应用及工 控领域应用。

具体请查看手册:龙芯 2K1000LA 处理器用户手册 V1.0。

9.5.1. 芯片参数

其基本性能参数如下。

处理器核

64 位双发射超标量 LA264 ，支持 LoongArch 指令系统

主频

1 GHz

功耗

1 ~ 5 W，支持动态降频降压

浮点单元

128 位向量单元

峰值运算速度

8 GFlops

高速 I/O

PCIE 2.0 * 2、SATA 2.0 * 2

其他接口

SPI、UART、GPIO、NAND、SDIO、DVO、I2S、HDA、I2C、USB2.0、GMAC

高速缓存

32KB 一级指令缓存和 32KB 一级数据缓存；1MB 二级共享缓存

内存控制器

64 位 DDR3-1066 控制器

9.5.2. 芯片架构

龙芯 2K1000 芯片结构图如下。

2K1000 结构图

9.5.3. 芯片功能

  1. 处理器核

  • LA264

  • 采用 LoongArch 指令系统（龙架构）

  • 32KB 数据 Cache 和 32KB 的指令 Cache

  • 1M 共享二级 Cache

  • 通过目录协议维护 I/O DMA 访问的 Cache 一致性

  1. 内存接口

  • 64 位 DDR3 控制器，最高工作频率 533MHz

  • 不支持 ECC

  • 可配置为 32/16 位模式

  • 支持命令调度

  1. PCIE 接口

  • 兼容 PCIE 2.0

  • 双独立 X4 接口

  • 其中一路 X4 接口可以配置为 4 个 X1 接口

  • 其中一路 X4 接口可以配置为 2 个 X1 接口

  1. GPU

  • 支持 OpenVG

  • YUV 色域空间转换

  • 高质量缩放

  1. 显示控制器

  • 双 DVO(通用并行显示接口)输出

  • 硬件光标

  • 伽玛校正

  • 输出抖动

  • 最高支持 165MHz 1080p

  • 支持线性显示缓冲

  • 上电序列控制

  1. SATA 控制器

  • 1 个 SATA 端口

  • 支持 SATA 1.5Gbps 和 SATA2 代 3Gbps 的传输

  • 兼容串行 ATA 2.6 规范和 AHCI 1.1 规范

  1. USB2.0 控制器

  • 4 个独立的 USB2.0 的 HOST 端口

  • 其中端口 0 固定为 OTG 工作模式

  • 兼容 USB1.1 和 USB2.0

  • 内部 EHCI 控制和实现高速传输可达 480Mbps

  • 内部 OHCI 控制和实现全速和低速传输

  • 低功耗管理

  1. GMAC 控制器

  • 两路 10/100/1000Mbps 自适应以太网 MAC

  • 双网卡均兼容 IEEE 802.3

  • 对外部 PHY 实现 RGMII 接口

  • 半双工/全双工自适应

  • Timestamp 功能

  • 半双工时，支持碰撞检测与重发（CSMA/CD）协议

  • 支持 CRC 校验码的自动生成与校验，支持前置符生成与删除

  • 支持网络开机

  1. VPU 解码器

  • 支持 H264

  • 支持 MPEG-4

  • 支持 MPEG-2

  • 支持 MPEG-1

  • 支持 JPEG

  1. CAMERA 控制器

  • 兼容 ITU-R BT 601/656 8-bit 模式外部接口（支持同步信号产生的同步或是嵌入式同步）

  • 使用内嵌的 DMA 方式进行存取数据操作

  • 8-bit 视频数据输入，输入数据顺序固定，为 U01Y0V01Y1U23Y2V23Y3……（因为这是最为常用的 4：2：2 格式的数据顺序）

  • 独立于图片尺寸的水平和垂直的尺寸设置

  • 可编程水平、垂直同步信号极性

  1. HDA 控制器

  • 支持 16，18 和 20 位采样精度支持可变速率

  • 最高达 192KHz

  • 7.1 频道环绕立体声输出

  • 三路音频输入

  1. I2S 控制器

  • 支持 master 模式下 I2S 输入

  • 支持 master 模式下 I2S 输出

  • 支持 8、16、18、20、24、32 位宽

  • 支持单声道和立体声道音频数据

  • 支持(16、22.05、32、44.1、48)kHz 采样频率

  • 支持 DMA 传输模式

  1. NAND 控制器

  • 最大支持单片 16GB NAND Flash

  • 最大支持 4 个片选

  • 支持 MLC

  • 支持 512/2K/4K/8K 页

  1. SPI 控制器

  • 双缓冲接收器

  • 极性和相位可编程的串行时钟

  • 主模式支持

  • 支持到 4 个的变长字节传输

  • 支持系统启动

  • 支持标准读、连续地址读、快速读、双路 I/O 等 SPI Flash 读模式

  1. UART

  • 3 个全功能 UART 和流控 TXD,RXD,CTS, RTS, DSR,DTR,DCD, RI

  • 最多 12 个 UART 接口

  • 在寄存器与功能上兼容 NS16550A

  • 两路全双工异步数据接收/发送

  • 可编程的数据格式

  • 16 位可编程时钟计数器

  • 支持接收超时检测

  • 带仲裁的多中断系统

  1. I2C 总线

  • 兼容 SMBUS（100Kbps）

  • 与 PHILIPS I2C 标准相兼容

  • 履行双向同步串行协议

  • 只实现主设备操作

  • 能够支持多主设备的总线

  • 总线的时钟频率可编程

  • 可以产生开始/停止/应答等操作

  • 能够对总线的状态进行探测

  • 支持低速和快速模式

  • 支持 7 位寻址和 10 位寻址

  • 支持时钟延伸和等待状态

  1. PWM

  • 32 位计数器

  • 支持脉冲生成及捕获

  • 4 路控制器

  1. HPET

  • 32 位计数器

  • 支持 1 个周期性中断

  • 支持 2 个非周期性中断

  1. RTC

  • 计时精确到 0.1 秒

  • 可产生 3 个计时中断

  • 支持定时开机功能

  1. Watchdog

  • 32 比特计数器及初始化寄存器

  • 低功耗模式暂停功能

  1. 中断控制器

  • 支持软件设置中断

  • 支持电平与边沿触发

  • 支持中断屏蔽与使能

  • 支持多种中断分发模式

  1. CAN

  • 符合 CAN2.0 规范

  • 两路 CAN 接口

  • 支持中断

  • 复用 GPIO

  1. ACPI 功耗管理

  • 处理器核动态频率电压调节

  • 全芯片时钟门控

  • PHY 可关断

  • USB/GMAC 可唤醒

  • 来电可自动启动

  1. GPIO

  • 4 位专用 GPIO 引脚，56 位复用 GPIO 引脚

  • 其余引脚与其他接口相复用，使用各个接口电压域

  1. 加解密模块

  • AES、DES 算法支持

  • RSA 算法支持

  1. SDIO 控制器

  • 1 路独立 SDIO 控制器

  • 兼容 SD Memory 2.0/MMC/SDIO 2.0 协议

9.5.4. 地址空间

龙芯 2K1000 的路由主要通过系统的两级交叉开关以及 IO 子网络组成。一级交叉开关采用固定路由；二级交叉开关可以对每个 Master 端口接收到的请求进行路由配置；IO 子网 络采用 PCI 总线的拓扑结构，通过对软件扫描设备并配置寄存器基地址的方式来访问，因此每个设备都有一个标准的 PCI 配置头。

因此、2K1000 的地址空间可分为三类:

  • 配置空间 : 该地址空间用于访问各个 IO 设备的 PCI 配置头，其地址组成符合 PCI 配置访问的地址组织形式，即 1 个配置头大小的地址范围内，需要包含设备 ID、厂商 ID、状态、命令等信息，用于识别和配置 PCI 设备。

  • IO 空间 : 指向 PCI 配置所定义的 IO 地址空间。

  • MEM 空间 : 除上述地址以外的所有地址空间均为 MEM 空间。

具体地址空间划分，可查看手册龙芯 2K1000LA 处理器用户手册 V1.0 6 章节。

一级交叉开关总共有 3 个主端口，分别连接 CORE0、CORE1 和 IO DMA ，另外有 2 个从端口 SCache0 和 SCache1 。

一级开关的路由不可配置，具体地址空间分配可查看表格。若地址空间是 CACHED，则由地址的第 6 位决定路由到 SCache0 或 SCache1 。

二级开关分别连接了两个二级 Cache、内存控制器、启动模块( SPI 或 LIO )以及 IO 子网络(uncache 访问路径)。

二级开关的配置，通过配置地址窗口寄存器，完成目标地址空间的选择以及从源地址空间到目标地址空间的转换。来自 CPU 和 IO DMA 的访问都拥有 8 个地址窗口。

每个地址窗口由 BASE、MASK 和 MMAP 三个 64 位寄存器组成，BASE 以 K 字节对齐，MASK 采用类似网络掩码高位为 1 的格式，MMAP 的低三位是路由选择。

具体配置方式，可查看手册龙芯 2K1000LA 处理器用户手册 V1.0 6.2 章节。