Unipro

Не путать с Uniprot .

Для российской компании см. Unipro (компания) .

UniPro (или Unified Protocol )-это высокоскоростная интерфейсная технология для взаимосвязи интегрированных цепей в мобильной и мобильной электронике. Различные версии UNIPRO-протокола создаются в Альянсе MIPI (Alliance Interface Alliance Mobister Industry), организации, которая определяет спецификации, нацеленные на мобильные и мобильные приложения.

Технология UNIPRO и связанные с ними физические слои направлены на обеспечение высокоскоростной передачи передачи данных (гигабиты/второй), работа с низкой мощью (сигнализация с низким свингом, режимы резервно), низкое количество контактов (последовательная сигнализация, мультиплексирование), небольшая область кремния (небольшой пакет размеры), надежность данных ( дифференциальная передача сигналов , восстановление ошибок) и надежность (проверенные сетевые концепции, включая управление перегрузками ).

Unipro версия 1.6 концентрируется на обеспечении высокоскоростной точки в точках между чипами в мобильной электронике. У UNIPRO есть положения о поддержке сетей, состоящих из 128 устройств UNIPRO (интегрированная схема, модули и т. Д.). Сетевые функции запланированы в будущих выпусках Unipro. В такой сетевой среде пары устройств UniPro взаимосвязаны через так называемые ссылки, в то время как пакеты данных направляются в направлении назначения с помощью UniPro Switcheres. Эти переключатели аналогичны маршрутизаторам, используемым в проводной локальной сети на основе Gigabit Ethernet. Но в отличие от локальной сети, технология UNIPRO была разработана для подключения чипов в мобильном терминале, а не для подключения компьютеров в здании.

Схематическое представление сети Unipro, подключающую Unipro устройства и платы

Лабораторный прототип UniPro, работающий на D-PHY физическом слое

История и цели

Инициатива по разработке протокола UNIPRO выступила из пары исследовательских проектов в соответственно Nokia Research Center и Philips Research. Обе команды независимо пришли к выводу, что сложность мобильных систем может быть уменьшена путем разделения проектирования системы на четко определенные функциональные модули, соединенные сетью. Таким образом, ключевыми предположениями заключались в том, что сетевая парадигма дала модули хорошо структурированные, слоистые интерфейсы и что пришло время улучшить системную архитектуру мобильных систем, чтобы сделать их дизайн аппаратного и программного обеспечения более модульной. Другими словами, цели заключались в том, чтобы противодействовать растущим затратам на развитие, рисками развития и влиянием все более сложной интеграции системной интеграции.

В 2004 году обе компании совместно основали то, что сейчас является . рабочей группой MIPI Такое сотрудничество с несколькими компаниями считалось необходимым для достижения взаимодействия между компонентами от разных поставщиков компонентов и для достижения необходимой масштаба для управления новой технологией.

Название как рабочей группы, так и стандарта Unipro отражает необходимость поддержки широкого спектра модулей и широкого диапазона трафика данных с использованием одного стека протоколов. Хотя существуют другие технологии подключения ( SPI , PCIE , USB ), которые также поддерживают широкий спектр приложений, интерфейсы межметражных интерфейсов, используемых в мобильной электронике, по-прежнему разнообразны, что значительно отличается от (в этом отношении более зрелой) компьютерной отрасли.

В январе 2011 года Unipro версия 1.40 был завершен. Его основная цель-полная поддержка нового физического уровня: M-PHY, включая поддержку режимов мощности и конфигурацию устройства. В июле 2012 года Unipro v1.40 был обновлен до Unipro v1.41 для поддержки более новой более высокой скорости m-phy v2.0. Технические характеристики UNIPRO V1.4X были выпущены вместе с формальной спецификационной моделью (SDL).

Окончательный проект версии 1.6 Унифо спецификации была завершена в августе 2013 года. В ее благодарности перечислены 19 инженеров из 12 компаний и организаций: Agilent, Cadence, IEEE-IISTO, Intel, Nvidia, Nokia, Qualcomm, Samsung, Stmicrolectronics, Synopsys, Texas Instruments и Toshiba. Спецификация UNIPRO V1.6 является обновлением спецификации UNIPRO V1.41.00 и состоит исключительно из документа UniPro Specization, SDL больше не поддерживается. Спецификация Unipro v1.6 ссылается на следующие документы:

• Спецификация для m-phy, версия 3.0
• Спецификация для блока дескриптора устройства (DDB), версия 1.0

На сегодняшний день несколько поставщиков объявили о наличии блоков Unipro IP, и различные поставщики чипов создали реализации, которые находятся на различных этапах разработки. В то же время, рабочая группа MIPI Unipro настраивает набор тестов соответствия и готовит будущие расширения технологии (см. Unipro версии и дорожную карту ).

30 января 2018 года JEDEC опубликовал стандарт UFS 3.0, который использует MIPI M-PHY V4.1 (с HS-GEAR4) и MIPI UNIPRO V1.8 для мобильной памяти с скоростями передачи данных до 2900 МБ/с (11,6 Гбит. /s за полосу, 2 полосы движения, 23,2 Гбит/с).

Основные особенности

1. Gigabit/S - серийная технология с рядом вариантов масштабирования полосы пропускания
2. Generic - можно использовать для широкого спектра приложений и типов трафика данных
3. масштабируемые - от отдельных ссылок на сеть с 128 устройствами UNIPRO
4. низкая мощность -оптимизирован для систем с небольшими батарейными батарейками
5. Надежность - ошибки данных обнаружены и корректируемы с помощью повторной передачи
6. Оборудование для оборудования - может быть полностью реализовано в аппаратном обеспечении, где это необходимо
7. Программное обеспечение - аналогичные концепции для знакомых сетевых технологий
8. Использование полосы пропускания - предоставляет функции для управления перегрузкой и управлением арбитражем
9. Общие - различные типы трафика и устройства UniPro могут делиться булавками и проводами
10. Testable - Поскольку версия 1.1, Unipro мандает функции для облегчения автоматического тестирования соответствия

Многослойная архитектура

UniPro, связанный с его лежащим в основе PHY -слоя, является слоистым стеком протоколов, который охватывает слои L1 до L4 контрольной модели OSI для сети. Unipro вводит дополнительный слой L1.5 между L1 и L2, который можно рассматривать как подслой слоя OSI L1.

Несколько приложений

Строгое наслоение Unipro позволяет использовать его для широкого спектра приложений:

• UFS: Универсальное хранение вспышки . Устройства массового хранения следующего поколения, указанные JEDEC, с поддержкой пропускной способности данных до 300 Мбит/с, в первом поколении, и функции очереди команд поддержки для повышения скорости чтения/записи.
• Серийный интерфейс CSI-3: 3-го поколения MIPI Camera имеет масштабируемый интерфейс высокой полосы пропускания, гарантированную передачу данных и набор команд для базовой инициализации компонента и конфигурации.
• GBT: MIPI GIGABIT TRACE. Независимый сетевой протокол для транспортировки данных трассировки по высокоскоростным интерфейсам, таким как Uniport-M или USB3.0.
• DSI-2: 2-го поколения MIPI DISPLEAR Serial Interface .
• В: Интерфейс эмуляции процессора. Этот протокол приложения передает традиционные транзакции чтения/записи на основе памяти, которые можно найти на шинах процессоров. Приложения потоковой передачи данных (например, мультимедийный трафик), протоколы типа команд/ответа (например, для контроля) и туннелирование популярных протоколов из других доменов (например, TCP/IP ) также поддерживаются и конкретно поощряются, потому что они, как правило, увеличивают модулярность системного уровня. и совместимость из -за их более высокого уровня абстракции.
• Uniport-M (UniPro с M-PHY): позволяет интерфейсу расширения общего назначения подключить периферийные устройства, такие как графические ускорители, такие модули, как проект Google ARA
• Uniport-D (UniPro с D-PHY): обеспечивает расширение общего назначения с помощью D-PHY, обратите внимание, что D-PHY не является поддерживаемым физическим слоем для UNIPRO за пределами UniPro Specification v1.41

Альтернативные физические слои

Слоистая архитектура Unipro также позволяет ей поддерживать несколько физических слоев (L1, PHY), даже в одной сети. Это аналогично TCP/IP , который может работать в широком диапазоне технологий с более низким уровнем. В случае UNIPRO две технологии PHY поддерживаются для использования вне чипа.

Uniports

Эти технологии PHY рассматриваются в отдельных спецификациях MIPI (на которые ссылаются спецификация UNIPRO. Обратите внимание, что термин Uniport используется для представления фактического порта на чипе, который соответствует спецификации UniPro для его верхних слоев (L1,5–4) и спецификации MIPI для L1. Есть две технологии Phy, они соответственно известны как Uniport-D (Unipro с D-Phy) и Uniport-M (UniPro с M-PHY).

Поэтапная дорожная карта

Спецификация UNIPRO 1.0 был одобрен Советом директоров MIPI 14 января 2008 года. Unipro 1.1, Это было завершено в июле 2009 года, направленная на улучшение читаемости, предоставляет эталонную модель (в SDL ) для двух из четырех слоев UNIPRO протокола и предоставляет функции для облегчения автоматического проверки соответствия.

Архитекторы, разрабатывающие UNIPRO с самого начала, чтобы выпустить технологию как пошаговую дорожную карту с обратной совместимостью. UNIPRO 1.1 предназначен для того, чтобы быть полностью обратно совместимым с UNIPRO 1.0. Основной целью UNIPRO 1.40 и Unipro v1.41 (Unipro v1.4x) является поддержка дополнительного физического слоя, m-phy. Кроме того, UniPort-M имеет локальный и дистанционное управление однополосным устройством UniPro, которое можно использовать, например, для управления различными поддерживаемыми режимами мощности ссылки. Запланированные шаги дорожной карты за пределами Unipro v1.4x направлены на то, чтобы предоставить спецификации для устройств конечной точки и сетевого переключения сети.

Спецификация UNIPRO V1.6 была разработана для обеспечения совместимости с UNIPRO V1.41.00 при использовании физического слоя M-PHY. Поскольку D-PHY больше не поддерживается на v1.60, обратная совместимость для работы D-PHY не может быть поддержана.

Масштаб и применимость

Unipro и его базовый физический слой были разработаны для поддержки низкой мощности, необходимой для систем, управляемых аккумулятором. Эти функции варьируются от энергосберегающей высокоскоростной работы до добавления режимов низкой мощности во время периодов простоя или низкой полосы пропускания в сети. Фактическое поведение питания, однако, сильно зависит от выбора проектирования системы и реализации интерфейса.

Протокол UNIPRO может поддерживать широкий спектр приложений и связанных с ними типов трафика. Пример интерфейсов чипа к шипе встречается в мобильных системах:

• Передача файла массового хранилища: 6 Гбит/с
• 24M пиксельная камера @30fps: 9 Гбит/с
• Подключение к чипсу к чип: от 1 гбит до 24 Гбит/с

Обратите внимание, что такие приложения требуют слоя протокола применения в верхней части UNIPRO для определения структуры и семантики байтовых потоков, транспортируемых UNIPRO. Это может быть сделано, просто переносив существующие форматы данных (например, трассировку, пиксельные потоки, IP-пакеты), внедряя новые проприетарные форматы (например, драйверы программного обеспечения для чипов) или определение новых отраслевых стандартов (например, для транзакций, подобных памяти ).

Приложения, которые в настоящее время считаются менее подходящими для UNIPRO:

• Контроль с низкой пропускной способностью - если только мультиплексирован с другим трафиком (беспокойство: Unipro Сложность намного выше, чем EG I2C )
• Высококачественные звуковые образцы (проблемы: Unipro не распределяет общие часы на все устройства; Unipro сложность по сравнению с EG Slimbus или i2s )
• Интерфейсы на динамическую память (Забот: задержка для обработки/извлечения данных)

Версии и дорожная карта

Версия	Текст замораживает	Формальный релиз	Описание
Unipro 0,80 .00	6 сентября 2006 г.	26 февраля 2007 г.	Технологический предварительный просмотр UNIPRO 1.0
Unipro 1,0 0,00	25 августа 2007 г.	14 января 2008 г.	Ограниченные изменения по сравнению с UNIPRO 1.0. Все основы для ссылки на чип-кхп через D-PHY
Unipro 1,1 0,00	29 июля 2009 г.	22 января 2010	«Закаленные»: формальные эталонные модели для 2 слоев протокола; Усовершенствования читаемости и тестирования
Unipro 1.40 .00	31 января 2011 года	28 апреля 2011 года	« M-Phy »: поддержка новой технологии физического слоя. M-Phy v1.0 с HS-G1. Формальная эталонная модель для всего стека. Конфигурация сверстников. Версии.
Unipro 1.41 .00	4 мая 2012 года	30 июля 2012 года	Обновление, чтобы поддержать M-PHY v2.0 с HS-G2
Unipro 1.60 .00	6 августа 2013 года	30 сентября 2013 года	Обновите, чтобы поддержать M-PHY v3.0 с HS-GEAR3, снижение мощности во время M-PHY SNEPE и SHATER SATERS, SCRAMBREPLE EMI MITIUPGRAD
Unipro 1.8		8 февраля 2018 года	Обновление, чтобы поддержать M-PHY v4.1 с HS-Gear4
будущие выпуски	TBD	TBD	«Конечная точка»: полностью сетевая конечная точка, включая протокол конфигурации INBAND. «Переключатели»: сетевые переключатели. Совместное использование связи между несколькими приложениями. Динамическое управление соединением. Горячая подключение. Функции безопасности. В реальном времени трафик.

Архитектура стека протоколов

Основная статья: стек протоколов UNIPRO

Стек UniPro протоколов следует за классической справочной архитектурой OSI (REF). По практическим причинам физический слой OSI разбит на два подслои: слой 1 (фактический физический слой) и слой 1.5 (слой адаптера PHY), который абстрагирует различия между технологиями альтернативного уровня 1.

Унипро протокола стека (это цветовое кодирование-давняя традиция UNIPRO)

Слой #		Название слоя	Функциональность	Имя блока данных
А		Приложение	Семантика полезной нагрузки и транзакций	Сообщение
DME
	Слой 4	Транспорт	Порты, мультиплексирование, управление потоком	Сегмент
	Слой 3	Сеть	Адресация, маршрутизация	Пакет
	Слой 2	Ссылка данных	Надежность с одним ходом и арбитраж на основе приоритетов	Рамка
	Слой 1.5	Phy Adapter	Абстракция физического слоя и поддержка с несколькими переловыми	Unipro символ
Слой 1		Физический слой (PHY)	Передача сигналов, скидка, кодирование линии, режимы питания	Phy символ

Сама спецификация UniPro охватывает слои 1.5, 2, 3, 4 и DME (объект управления устройством). Приложенный слой (LA) выходит за рамки, потому что различное использование UNIPRO потребует разных протоколов LA. Физический слой (L1) рассматривается в отдельных спецификациях MIPI, чтобы позволить PHY повторно использоваться другими (менее общими) протоколами, если это необходимо (ссылка).

Слои OSI 5 (сеанс) и 6 (презентация) находятся, где применимо, подсчитывается как часть приложения.

Обсуждение ценностного предложения

Unipro и системная интеграция

UNIPRO специально ориентирован на MIPI для упрощения создания все более сложных продуктов. Это подразумевает относительно долгосрочное видение будущих архитектур мобильных телефонов, состоящих из модульных подсистем, взаимосвязанных с помощью стабильных, стандартизированных, но гибких сетевых интерфейсов. Это также подразумевает относительно долгосрочное видение ожидаемой или желаемой структуры мобильной промышленности телефона, благодаря которой компоненты могут легко взаимодействовать, а компоненты от конкурирующих поставщиков в некоторой степени совместимы с платежом .

Подобные архитектуры появились в других доменах (например, автомобильные сети, в основном стандартизированные архитектуры ПК, ИТ -отрасль вокруг интернет -протоколов) по аналогичным причинам взаимодействия и экономии масштаба. Тем не менее, еще слишком рано предсказывать, насколько быстро UniPro будет принят индустрия мобильных телефонов.

Высокая пропускная способность и затраты

Высокоскоростные взаимодействия, такие как UniPro, USB или PCI Express, обычно стоят более низких соединений с низкой скоростью (например, I2C , SPI или простые CMOS -интерфейсы). Это, например, из-за кремниевой области, занятой необходимой схемой смешанного сигнала (слой 1), а также из-за сложности и буферного пространства, необходимых для автоматического исправления ошибок битов. Таким образом, стоимость и сложность Unipro могут быть проблемой для определенных устройств Unipro с низкой пропускной способностью.

Уровень принятия

Как Меткалф Постулируют значение сетевой технологии масштабируется с квадратом количества устройств, которые используют эту технологию. Это делает любую новую технологию между поставщиком взаимодействия только такой же ценной, как и приверженность его сторонников и возникающая вероятность того, что технология станет самостоятельной. Несмотря на то, что Unipro поддерживается рядом крупных компаний и что время инкубации UniPro более или менее соответствует сопоставимым технологиям ( USB , интернет-протокол , Bluetooth , сети в транспортных средствах), предполагается, что уровень принятия является основной озабоченностью по поводу технологии Полем Это особенно верно, потому что мобильная индустрия практически не имеет послужного списка по стандартам оборудования, которые относятся к внутренним продуктам.

Ключевым драйвером для принятия UNIPRO является jedec Universal Flash Storage (UFS) v2.0, который использует MIPI Unipro и M-PHY в качестве основы для стандарта. Есть несколько реализации стандарта, которые, как ожидается, появятся на рынке

Доступность протоколов применения

Для совместимости требуется больше, чем просто выравнивание между одноранговыми устройствами UNIPRO на уровне протокола L1-L4: это также означает, что выровняйте более специфические для приложения форматы данных, команды и их значение и другие элементы протокола. Это известная изначально неразрешимая проблема во всех методологиях проектирования: вы можете договориться о стандартной и многоразовой «сантехнике» (более низкие аппаратные/программные/сетевые слои), но это не позволяет вам соответствовать подробной семантике даже тривиальной команды как changevolume (значение) или формат медиа -потока.

Практические подходы, таким образом, требуют сочетания нескольких подходов:

• Если сработало Interconnect предыдущего поколения, было какое -то решение. Рассмотрим повторное использование/туннелирование/переносить его с минимальными изменениями.
• Существует много многократно используемых отраслевых стандартов для приложений (например, команды для управления радио, аудиоформатами, MPEG ).
• Туннельные основные технологии над Unipro. Если вы взаимодействуете с IP World , разумно предоставить IP-Over-Unipro.
• Используйте драйверы программного обеспечения для конкретных приложений. Это работает только для ограниченных скоростей передачи данных и подталкивает проблему взаимодействия во внутреннюю проблему взаимодействия программного обеспечения, но является хорошо изученным подходом.
• Превратите существующие программные интерфейсы в протоколы. В некоторых случаях преобразование может быть простым или даже автоматизированным Если оригинальные API имеют правильную архитектуру.

Лицензирование

Соглашение о членстве альянса MIPI Определяет условия лицензирования для спецификаций MIPI для компаний -членов. Условия лицензирования без роялти применяются в основной целевой области альянса MIPI, мобильных телефонов и их периферийных устройств, тогда как условия лицензирования RAND применяются во всех других областях.

Смотрите также

• Проект Ара

Внешние ссылки

• www.mipi.org - MIPI Alliance (доступ к документу требует учетной записи)
• «Мипи Альянс объявляет M -PHY v2.0 и Unipro v1.41» - MIPI Alliance Июнь 2012
• «Unipro v1.41 взаимодействие» - MIPI Alliance июнь 2012 г.
• Программа тестирования UniPro - тестирование соответствия и совместимости
• «Интерфейс мобильных чипов становится реальным» - EE Times 2006 Обзор статуса MIPI
• «Jedec объявляет о стандарте для хранения Flash» - EE Times 2011