UniPro - UniPro

UniPro (veya Birleşik Protokol ), mobil ve mobilden etkilenen elektroniklerdeki entegre devreleri birbirine bağlamak için yüksek hızlı bir arayüz teknolojisidir. UniPro protokolünün çeşitli sürümleri, mobil ve mobilden etkilenen uygulamaları hedefleyen özellikleri tanımlayan bir kuruluş olan MIPI Alliance (Mobile Industry Processor Interface Alliance) içinde oluşturulur .

UniPro teknolojisi ve ilgili fiziksel katmanlar , yüksek hızlı veri iletişimi (gigabit / saniye), düşük güçte çalışma (düşük salınımlı sinyalleşme, bekleme modları), düşük pin sayısı (seri sinyalleşme, çoğullama), küçük silikon alanı (küçük paket) sağlamayı amaçlamaktadır. boyutlar), veri güvenilirliği ( farklı sinyalleme , hata kurtarma) ve sağlamlık ( tıkanıklık yönetimi dahil olmak üzere kanıtlanmış ağ oluşturma kavramları ).

UniPro sürüm 1.6, mobil elektroniklerdeki çipler arasında yüksek hızlı noktadan noktaya iletişim sağlamaya odaklanır. UniPro, 128 UniPro cihazından (entegre devre, modüller, vb.) Oluşan destek ağları için hükümlere sahiptir. Ağ özellikleri, gelecekteki UniPro sürümlerinde planlanmaktadır. Böyle bir ağ ortamında, UniPro cihaz çiftleri sözde bağlantılar yoluyla birbirine bağlanırken, veri paketleri UniPro anahtarları tarafından hedeflerine yönlendirilir. Bu anahtarlar, gigabit Ethernet tabanlı kablolu LAN'da kullanılan yönlendiricilere benzer. Ancak bir LAN'dan farklı olarak, UniPro teknolojisi, bir bina içindeki bilgisayarları bağlamak yerine, bir mobil terminal içindeki yongaları bağlamak için tasarlanmıştır.

UniPro cihazlarını ve devre kartlarını bağlayan bir UniPro ağının şematik gösterimi

D-PHY fiziksel katmanında çalışan UniPro laboratuvar prototipi

Tarih ve amaçlar

UniPro protokolünü geliştirme girişimi, sırasıyla Nokia Araştırma Merkezi ve Philips Araştırma'daki bir çift araştırma projesinden ortaya çıktı. Her iki ekip de bağımsız olarak, mobil sistemlerin karmaşıklığının, sistem tasarımını bir ağ ile birbirine bağlanan iyi tanımlanmış işlevsel modüllere bölerek azaltılabileceği sonucuna vardı. Bu nedenle temel varsayımlar, ağ oluşturma paradigmasının modüllere iyi yapılandırılmış, katmanlı arayüzler sağladığı ve donanım ve yazılım tasarımlarını daha modüler hale getirmek için mobil sistemlerin sistem mimarisini geliştirme zamanının geldiğiydi. Diğer bir deyişle, hedefler artan geliştirme maliyetlerini, geliştirme risklerini ve giderek karmaşıklaşan sistem entegrasyonunun pazara sunma süresi etkisini ortadan kaldırmaktı.

2004 yılında, her iki şirket ortaklaşa şimdi ne kurulan MIPI 'ın Unipro Çalışma Grubu. Bu tür çok şirketli işbirliği, farklı bileşen satıcılarından bileşenler arasında birlikte çalışabilirliği sağlamak ve yeni teknolojiyi yürütmek için gerekli ölçeği elde etmek için gerekli görülüyordu.

Hem çalışma grubunun hem de standardın adı olan UniPro, tek bir protokol yığını kullanarak çok çeşitli modülleri ve çok çeşitli veri trafiğini destekleme ihtiyacını yansıtır. Çok çeşitli uygulamaları da destekleyen diğer bağlantı teknolojileri ( SPI , PCIe , USB ) mevcut olmasına rağmen , mobil elektronikte kullanılan yongalar arası arayüzler hala çeşitlidir ve (bu açıdan daha olgun) bilgisayar endüstrisinden önemli ölçüde farklıdır.

Ocak 2011'de UniPro Sürüm 1.40 tamamlandı. Ana amacı, yeni bir Fiziksel Katman için tam destek sağlamaktır: M-PHY®, güç modları değişikliği ve eş cihaz yapılandırması için destek içerir. Temmuz 2012'de UniPro v1.40, daha yeni yüksek hızlı M-PHY v2.0'ı desteklemek için UniPro v1.41'e yükseltildi. UniPro v1.4x spesifikasyonları, resmi bir spesifikasyon modeli (SDL) ile birlikte yayınlandı.

UniPro spesifikasyonunun 1.6 Sürümünün son taslağı Ağustos 2013'te tamamlandı. Onaylarında 12 şirket ve kuruluştan 19 mühendis listelenmiştir: Agilent, Cadence, IEEE-ISTO, Intel, nVidia, Nokia, Qualcomm, Samsung, STMicroelectronics, Synopsys, Texas Aletler ve Toshiba. UniPro v1.6 Spesifikasyonu, UniPro v1.41.00 Spesifikasyonu için bir güncellemedir ve yalnızca UniPro spesifikasyon belgesini içerir, SDL artık desteklenmemektedir. UniPro v1.6 Spesifikasyonu aşağıdaki belgelere referans verir:

• M-PHY®, Sürüm 3.0 için Özellikler
• Aygıt Tanımlayıcı Bloğu (DDB), Sürüm 1.0 için Özellikler

Bugüne kadar, birkaç satıcı UniPro IP bloklarının kullanılabilirliğini duyurdu ve çeşitli yonga tedarikçileri, çeşitli geliştirme aşamalarında olan uygulamalar yarattı. Bu arada, MIPI UniPro Çalışma Grubu bir uygunluk test takımı kuruyor ve teknolojinin gelecekteki uzantılarını hazırlıyor (bkz. UniPro Sürümleri ve Yol Haritası ).

30 Ocak 2018'de JEDEC, MIPI M-PHY v4.1 (HS-Gear4 ile) ve 2900 MB / sn'ye (11,6 Gbit) varan veri hızlarına sahip mobil bellek için MIPI UniProSM v1.8 kullanan UFS 3.0 standardını yayınladı. şerit başına / sn, 2 şerit, toplam 23,2 Gbit / sn).

Ana Özellikler

1. gigabit / s - bir dizi bant genişliği ölçeklendirme seçeneğine sahip seri teknoloji
2. genel - çok çeşitli uygulamalar ve veri trafiği türleri için kullanılabilir
3. ölçeklenebilir - bireysel bağlantılardan 128 UniPro cihazına kadar bir ağa
4. düşük güç - küçük pille çalışan sistemler için optimize edilmiştir
5. güvenilirlik - tespit edilen ve yeniden iletim yoluyla düzeltilebilen veri hataları
6. donanım dostu - gerektiğinde tamamen donanımda uygulanabilir
7. yazılım dostu - tanıdık ağ teknolojilerine benzer kavramlar
8. bant genişliği kullanımı - tıkanıklığı yönetmek ve tahkimi kontrol etmek için özellikler sağlar
9. paylaşılabilir - farklı trafik türleri ve UniPro cihazları pin ve kabloları paylaşabilir
10. test edilebilir - sürüm 1.1'den beri UniPro, otomatik uyum testini kolaylaştırmak için özellikleri zorunlu kılar

Katmanlı mimari

Altta yatan PHY katmanıyla ilişkili UniPro , ağ oluşturma için OSI Referans Modelinin L1 ila L4 katmanlarını kapsayan katmanlı bir protokol yığınıdır . UniPro , OSI'nin L1 katmanının bir alt katmanı olarak kabul edilebilecek, L1 ve L2 arasında fazladan bir L1.5 katmanı sunar .

Birden çok uygulama

UniPro'nun katı katmanlaması, geniş bir uygulama yelpazesi için kullanılmasını sağlar:

• UFS: Evrensel Flash Depolama . Birinci nesilde 300 MB / sn'ye varan veri çıkışını destekleyen ve rastgele okuma / yazma hızını artırmak için komut kuyruğu özelliklerini destekleyen, JEDEC tarafından belirtilen yeni nesil yığın depolama cihazları.
• CSI-3: 3. nesil MIPI Kamera Seri Arayüzü, ölçeklenebilir yüksek bant genişliğine sahip bir arayüz, garantili bir veri iletimi ve temel bileşen başlatma ve yapılandırma için bir komut seti içerir.
• GBT: MIPI Gigabit İzleme. İzleme verilerini UniPort-M veya USB3.0 gibi yüksek hızlı arayüzler üzerinden taşımak için ağdan bağımsız bir protokol.
• DSI-2: 2. nesil MIPI Ekran Seri Arayüzü .
• PIE: İşlemci Öykünme Arayüzü. Bu uygulama protokolü, işlemci veri yollarında bulunan geleneksel bellek tabanlı okuma / yazma işlemlerini iletir. Veri akışı uygulamaları (örn. Multimedya trafiği), komut / yanıt tipi protokoller (örn. Kontrol için) ve diğer alanlardan (örn. TCP / IP ) popüler protokollerin tünellenmesi de desteklenir ve sistem düzeyinde modülerliği artırma eğiliminde oldukları için özellikle teşvik edilir. ve daha yüksek soyutlama seviyeleri nedeniyle birlikte çalışabilirlik.
• UniPort-M (M-PHY ile UniPro): Grafik hızlandırıcılar, Google'ın ARA Projesi gibi modüller gibi çevre birimlerini bağlamak için genel amaçlı genişletme arayüzünü etkinleştirir
• UniPort-D (D-PHY ile UniPro): D-PHY ile genel amaçlı genişletmeyi etkinleştirir, D-PHY'nin UniPro spesifikasyonu v1.41'in ötesinde UniPro için desteklenen bir fiziksel katman olmadığını unutmayın.

Alternatif fiziksel katmanlar

UniPro'nun katmanlı mimarisi , tek bir ağ içinde bile birden çok fiziksel katman (L1, PHY) teknolojisini desteklemesine izin verir . Bu, çok çeşitli alt katman teknolojileri üzerinde çalışabilen TCP / IP'ye benzer . UniPro durumunda, çip dışı kullanım için iki PHY teknolojisi desteklenir.

UniPorts

Bu PHY teknolojileri, ayrı MIPI spesifikasyonlarında kapsanmıştır (UniPro spesifikasyonu tarafından atıfta bulunulur. UniPort teriminin , üst katmanları için UniPro spesifikasyonuna uyan bir çip üzerindeki gerçek portu temsil etmek için kullanıldığını unutmayın (L1.5 ila 4) ve L1 için bir MIPI PHY spesifikasyonu İki PHY teknolojisi olduğundan, bunlar sırasıyla UniPort-D (D-PHY'li UniPro) ve UniPort-M (M-PHY'li UniPro) olarak bilinir.

Aşamalı yol haritası

Unipro 1.0 spesifikasyonu, Temmuz 2009'da, amaçları okunabilirliği artırmak için tamamlanan 14 Ocak 2008. Unipro 1.1, Yönetim MIPI Kurulu tarafından onaylanan (bir referans modeli sunar edildi SDL , dört Unipro protokol katmanlarının iki) ve otomatik uygunluk testini kolaylaştırmak için özellikler sağlar.

UniPro'yu tasarlayan mimarlar, teknolojiyi en başından geriye dönük uyumluluğa sahip adım adım bir yol haritası olarak sunmayı amaçladılar. UniPro 1.1, UniPro 1.0 ile geriye dönük olarak tamamen uyumlu olacak şekilde tasarlanmıştır. UniPro 1.40 ve UniPro v1.41'in (UniPro v1.4x) temel amacı, ek bir fiziksel katman olan M-PHY'yi desteklemektir. Ayrıca, UniPort-M, örneğin bağlantının desteklenen çeşitli güç modlarını kontrol etmek için kullanılabilen bir eş UniPro cihazının yerel ve uzaktan kontrolüne sahiptir. UniPro v1.4x'in ötesinde planlanan yol haritası adımları, ağ özellikli uç nokta ve ağ anahtarı cihazları için özellikler sağlamayı amaçlamaktadır.

UniPro v1.6 Spesifikasyonu, M-PHY fiziksel katmanı kullanılırken UniPro v1.41.00 ile birlikte çalışabilirliği sağlamak için tasarlanmıştır. D-PHY artık v1.60'ta desteklenmediğinden, D-PHY işlemi için geriye dönük uyumluluk korunamaz.

Kapsam ve uygulanabilirlik

UniPro ve onun temelindeki fiziksel katman, pille çalışan sistemler için gereken düşük güçle çalışmayı desteklemek üzere tasarlanmıştır. Bu özellikler, güç açısından verimli yüksek hızlı işlemden ağda boşta veya düşük bant genişliği dönemlerinde eklenen düşük güç modlarına kadar çeşitlilik gösterir. Ancak gerçek güç davranışı, sistem tasarım seçimlerine ve arayüz uygulamasına büyük ölçüde bağlıdır.

UniPro protokolü, çok çeşitli uygulamaları ve ilgili trafik türlerini destekleyebilir. Mobil sistemlerde karşılaşılan örnek çipten çipe arayüzler:

• Yığın depolama dosya aktarımı: 6 Gbit / sn
• 24M piksel kamera @ 30fps: 9Gbit / s
• Çipten çipe bağlantı: 1 Gbit - 24 Gbit / sn

Bu tür uygulamaların, UniPro tarafından taşınan bayt akışlarının yapısını ve anlamını tanımlamak için UniPro üzerinde bir uygulama protokol katmanı gerektirdiğini unutmayın. Bunlar basitçe mevcut veri formatlarını (örneğin izleme, piksel akışları, IP paketleri) taşıyarak, yeni özel formatlar (örn. Çipe özel yazılım sürücüleri) veya yeni endüstri standartlarını (örn . Bellek benzeri işlemler için UFS ) tanımlayarak yapılabilir .

Şu anda UniPro için daha az uygun olduğuna inanılan uygulamalar şunlardır:

• düşük bant genişliği kontrolü - ile çoğullanmış sürece diğer trafik (endişe: Unipro karmaşıklığı çok daha yüksek örneğin daha I2C )
• yüksek kaliteli ses örnekleri (endişeler: UniPro, paylaşılan bir saati tüm cihazlara dağıtmaz; UniPro karmaşıklığı, örneğin SLIMbus veya I2S ile karşılaştırıldığında )
• dinamik belleğe arayüzler (endişe: işlemci talimatı / veri getirme için gecikme)

Sürümler ve yol haritası

Protokol yığını mimarisi

UniPro protokol yığını, klasik OSI referans mimarisini (ref) takip eder. Pratik nedenlerden ötürü, OSI'nin Fiziksel Katmanı iki alt katmana ayrılmıştır: Katman 1 (gerçek fiziksel katman) ve Katman 1.5 (PHY Adaptör katmanı), alternatif Katman 1 teknolojileri arasındaki farklardan özetler.

UniPro spesifikasyonunun kendisi Katman 1.5, 2, 3, 4 ve DME'yi (Cihaz Yönetim Varlığı) kapsar. Uygulama Katmanı (LA) kapsam dışındadır çünkü UniPro'nun farklı kullanımları farklı LA protokolleri gerektirecektir. Fiziksel Katman (L1), PHY'nin gerekirse diğer (daha az jenerik) protokoller tarafından yeniden kullanılmasını sağlamak için ayrı MIPI spesifikasyonlarında ele alınmıştır (ref).

OSI Katman 5 (Oturum) ve 6 (Sunum), uygulanabildiği yerde, Uygulama Katmanının bir parçası olarak sayılır.

Değer önerisinin tartışılması

UniPro ve sistem entegrasyonu

UniPro, giderek karmaşıklaşan ürünlerin oluşturulmasını basitleştirmek için MIPI tarafından özel olarak hedeflenmiştir. Bu, kararlı, standartlaştırılmış, ancak esnek ağ arabirimleriyle birbirine bağlanan modüler alt sistemlerden oluşan gelecekteki el cihazı mimarileri hakkında nispeten uzun vadeli bir vizyon anlamına gelir. Aynı zamanda, mobil telefon endüstrisinin beklenen veya istenen yapısı hakkında nispeten uzun vadeli bir vizyonu ifade eder, bu sayede bileşenler kolaylıkla birlikte çalışabilir ve rakip tedarikçilerden gelen bileşenler bir dereceye kadar fiş uyumludur .

Benzer mimariler, benzer birlikte çalışabilirlik ve ölçek ekonomisi nedenleriyle diğer alanlarda (örneğin otomotiv ağları, büyük ölçüde standartlaştırılmış PC mimarileri, İnternet protokolleri etrafında BT endüstrisi) ortaya çıkmıştır. Yine de UniPro'nun cep telefonu endüstrisi tarafından ne kadar hızlı benimseneceğini tahmin etmek için henüz çok erken.

Yüksek bant genişliği ve maliyetler

UniPro, USB veya PCI Express gibi yüksek hızlı ara bağlantılar tipik olarak düşük hızlı ara bağlantılardan (örneğin I2C , SPI veya basit CMOS arayüzleri) daha pahalıdır . Bunun nedeni, örneğin gerekli karışık sinyal devresinin (Katman 1) kapladığı silikon alanın yanı sıra, bit hatalarını otomatik olarak düzeltmek için gereken karmaşıklık ve tampon alanı nedeniyledir. UniPro'nun maliyeti ve karmaşıklığı bu nedenle belirli düşük bant genişliğine sahip UniPro cihazları için bir sorun olabilir.

Evlat edinme oranı

Metcalfe'nin öne sürdüğü gibi, bir ağ teknolojisinin değeri, o teknolojiyi kullanan cihazların sayısının karesiyle ölçeklenir. Bu, herhangi bir yeni çapraz satıcı ara bağlantı teknolojisini, yalnızca savunucularının bağlılığı ve bunun sonucunda teknolojinin kendi kendini sürdürme olasılığı kadar değerli kılar. UniPro bir dizi büyük şirket tarafından desteklenmesine ve UniPro inkübasyon süresinin benzer teknolojilerle ( USB , İnternet Protokolü , Bluetooth , araç içi ağlar) aşağı yukarı paralel olmasına rağmen , benimseme oranının teknolojiyle ilgili ana endişe olduğu varsayılmaktadır. . Bu özellikle doğrudur, çünkü mobil endüstrinin, ürünün iç aksamıyla ilgili donanım standartları konusunda neredeyse hiç sicili yoktur.

UniPro'nun benimsenmesi için temel bir sürücü, standardın temeli olarak MIPI UniPro ve M-PHY'yi kullanan JEDEC Evrensel Flaş Depolama (UFS) v2.0'dır. Piyasaya çıkması beklenen standardın birkaç uygulaması vardır.

Uygulama protokollerinin kullanılabilirliği

Birlikte çalışabilirlik, L1-L4 protokol katmanı üzerindeki eş UniPro aygıtları arasında hizalamadan daha fazlasını gerektirir: bu aynı zamanda daha uygulamaya özgü veri formatları, komutlar ve anlamları ve diğer protokol öğeleri üzerinde hizalama anlamına gelir. Bu, tüm tasarım metodolojilerinde bilinen, özünde çözülemeyen bir sorundur: standart ve yeniden kullanılabilir "tesisat" (daha düşük donanım / yazılım / ağ katmanları) üzerinde anlaşabilirsiniz, ancak bu, önemsiz bir komutun bile ayrıntılı anlambilimine otomatik olarak uyum sağlamaz. ChangeVolume (değer) veya bir medya akışının biçimi gibi.

Dolayısıyla pratik yaklaşımlar, birkaç yaklaşımın bir karışımını gerektirir:

• Önceki nesil ara bağlantı işe yaradıysa, bir tür çözüm vardı. En az değişiklikle yeniden kullanmayı / tünellemeyi / taşımayı düşünün.
• Birçok yeniden kullanılabilir uygulamaya özel endüstri standardı vardır (bir radyoyu kontrol etme komutları, ses formatları, MPEG gibi ).
• UniPro üzerinden tünel büyük teknolojileri. IP dünyası ile etkileşime giriyorsanız, UniPro üzerinden IP sağlamak mantıklıdır.
• Uygulamaya özel yazılım sürücülerini kullanın. Bu yalnızca sınırlı veri hızları için işe yarar ve birlikte çalışabilirlik sorununu dahili bir yazılım birlikte çalışabilirlik sorununa iter, ancak iyi anlaşılmış bir yaklaşımdır.
• Mevcut yazılım arayüzlerini protokollere dönüştürün. Bazı durumlarda, orijinal API'ler doğru mimariye sahipse, dönüşüm basit veya hatta otomatik hale getirilebilir .

Lisanslama

MIPI Alliance'ın Üyelik Sözleşmesi, üye şirketler için MIPI spesifikasyonları için lisans koşullarını belirler. Telif ücreti içermeyen lisans koşulları, MIPI Alliance'ın ana hedef alanı, cep telefonları ve bunların çevre birimleri dahilinde geçerliyken, diğer tüm alanlarda RAND lisans koşulları geçerlidir.

Ayrıca bakınız

• Ara Projesi

Referanslar

Dış bağlantılar

• www.MIPI.org - MIPI® Alliance (belge erişimi bir hesap gerektirir)
• "MIPI® Alliance, M-PHY v2.0 ve UniPro v1.41'i duyurdu" - MIPI® Alliance Haziran 2012
• "UniPro v1.41 Birlikte Çalışabilirlik" - MIPI® Alliance Haziran 2012
• UniPro test programı - uygunluk ve birlikte çalışabilirlik testi
• "Mobil çip arayüzü gerçek oluyor" - EE Times 2006 MIPI durumuna genel bakış
• "JEDEC flash depolama standardını duyurdu" - EE Times 2011