MIPI UniPro：主要的差異化功能、優(yōu)勢和驗(yàn)證挑戰(zhàn)

作者：Anand Shirahatti， Divyang Mali， Naveen G

MIPI UniPro是移動(dòng)芯片到芯片互連技術(shù)的最新成員。它具有許多有用的功能，可以滿足移動(dòng)應(yīng)用程序的要求。這也許就是為什么谷歌的Project Ara選擇MIPI UniPro和MIPI M-PHY作為其骨干互連的原因。

在這篇博文中，我們描述了三個(gè)差異化的功能、優(yōu)勢及其驗(yàn)證挑戰(zhàn)。所有討論均參考MIPI UniPro 1.6。

通過電源模式更改和休眠實(shí)現(xiàn)低功耗

通過物理通道映射實(shí)現(xiàn)芯片到芯片通道路由的靈活性

通過 CPort 仲裁和數(shù)據(jù)鏈路層搶占增強(qiáng) QoS

1. 通過電源模式更改和休眠實(shí)現(xiàn)低功耗

特征

MIPI UniPro提供六種功率模式，以滿足不同的需求。在慢速模式下，它支持七個(gè)檔位，每車道的運(yùn)行速度從 3Mbps 到 576Mbps 不等。在FAST模式下，它支持三個(gè)檔位，每車道運(yùn)行速度從1.5Gbps到6Gbps不等。慢速和快速都可以與M-PHY的自動(dòng)突發(fā)關(guān)閉相結(jié)合，在流量間隙期間稱為AUTO。在完全沒有流量的情況下，使用休眠模式。所有未連接的車道應(yīng)進(jìn)入關(guān)閉模式。UniPro 允許對發(fā)射和接收方向進(jìn)行獨(dú)立的電源模式設(shè)置。

UniPro 允許使用電源模式更改請求 （DME_POWERMODE） 和通過 （DME_HIBERNATE_ENTER 和 DME_HIBERNATE_EXIT） 基元的休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換動(dòng)態(tài)選擇每個(gè)方向的車道數(shù)、檔位和功率模式。MIPI UniPro L1.5 層通過 PACP_Pwr_Req 和 PACP_PWR_Cnf 類型的 PHY 適配器配置協(xié)議 （PACP） 幀完成這些請求。 在電源模式更改過程中，流量會(huì)短暫暫停。在兩端完成電源模式更改程序并恢復(fù)流量后，將同時(shí)應(yīng)用電源模式設(shè)置。

效益

此功能允許MIPI UniPro通過設(shè)置適當(dāng)?shù)墓β誓Ｊ絹韺?shí)現(xiàn)最佳的“每瓦功率性能”。根據(jù)應(yīng)用的數(shù)據(jù)流量帶寬和時(shí)延要求，可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展每個(gè)方向的車道數(shù)和車道運(yùn)行速度。

驗(yàn)證挑戰(zhàn)

以下參數(shù)會(huì)產(chǎn)生較大的狀態(tài)空間

6種不同的電源模式

慢速模式下 7 檔，快速模式下 3 檔

多達(dá) 4 個(gè)通道，可以縮小到任何值

雙向模式、檔位和車道的不對稱設(shè)置

功能驗(yàn)證必須涵蓋上述所有電源模式狀態(tài)空間（模式 x 車道 x 齒輪）的獨(dú)特組合。此外，還必須涵蓋兩個(gè)更重要的過渡組合：

從電源模式的一種可能的唯一組合過渡到另一種可能的唯一組合（~1600 種組合）

休眠進(jìn)入和退出每個(gè)唯一的電源模式狀態(tài)

這將需要約束的隨機(jī)刺激支持。受約束的隨機(jī)激勵(lì)生成并不是直截了當(dāng)?shù)摹Ｋ仨毧紤]：

當(dāng)前電源模式狀態(tài)

對等設(shè)備和本地設(shè)備的功能

根據(jù)上述參數(shù)，必須從VIP和DUT端啟動(dòng)合法電源模式更改。

2. 通過物理通道映射實(shí)現(xiàn)芯片到芯片通道路由的靈活性

特征

UniPro 允許使用多個(gè)通道（最多 4 個(gè)）來擴(kuò)展帶寬。UniPro Phy 適配器層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的分發(fā)和合并。在 L1.5 層的多相初始化序列中，確定連接的通道總數(shù)及其物理到邏輯通道映射。

識別邏輯和物理通道映射的訓(xùn)練序列。資料來源：MIPI

效益

此功能為 UniPro 的芯片到芯片通道布線提供了靈活性?？紤]到移動(dòng)硬件的小尺寸要求，這肯定會(huì)減輕印刷電路板設(shè)計(jì)師的生活。

驗(yàn)證挑戰(zhàn)

從驗(yàn)證角度來看需要涵蓋以下幾點(diǎn)：

連接的不同數(shù)量的車道，以及

每個(gè)物理通道映射到每個(gè)可能的邏輯通道

通常通過配置，連接的通道數(shù)以及連接的通道，使用的邏輯到物理映射需要隨機(jī)化。根據(jù)此配置，VIP 將驅(qū)動(dòng)指定數(shù)量的車道并向 DUT 適當(dāng)?shù)赝ǜ妗?/p>

3. 通過CPort仲裁和數(shù)據(jù)鏈路層搶占增強(qiáng)QoS。

特征

MIPI UniPro 支持兩種流量類別流量類 0 （TC0） 和流量類 1 （TC1）。流量類 0 支持是必需的，而流量類 1 支持是可選的。支持流量類之間基于優(yōu)先級的仲裁。MIPI UniPro 堆棧從其傳輸層 L4 到數(shù)據(jù)鏈路層 L2，具有流量類感知功能，可提供增強(qiáng)的服務(wù)質(zhì)量 （QoS）。

在傳輸層級別，邏輯數(shù)據(jù)連接是面向連接的端口 （CPort）。它映射到 TC0 或 TC1。映射到較高優(yōu)先級流量類的端口將優(yōu)先于映射到較低優(yōu)先級流量類的 CPorts。在流量類中，分段級別輪詢是默認(rèn)仲裁方案。

為了減少延遲并提高數(shù)據(jù)鏈路層級別的服務(wù)質(zhì)量（QoS），它可以在傳輸?shù)牡蛢?yōu)先級數(shù)據(jù)幀中插入高優(yōu)先級幀。此功能稱為搶占。這是一項(xiàng)可選功能。此概念也擴(kuò)展到其他控制幀，以改善延遲并減少重傳期間的帶寬浪費(fèi)。

具有搶占的組合（流量類 Y > X）。資料來源：MIPI

效益

CPort 仲裁和搶占提供了對通信延遲的精細(xì)控制。這樣可以提高 QoS。此功能可用于延遲敏感型流量。

驗(yàn)證挑戰(zhàn)

從驗(yàn)證的角度來看，我們需要解決以下問題：

滿足 QoS 功能的整體意圖

確保搶占功能在功能上正確實(shí)現(xiàn)

QoS特性意圖可以通過測量DUT的發(fā)射和接收路徑上的延遲來驗(yàn)證。這可以作為記分牌的附加功能來完成。記分牌可以記錄CPort和串行線路上進(jìn)出DUT端口的消息的時(shí)間戳?？梢愿鶕?jù)所需的配置值檢查 DUT 的發(fā)送和接收路徑的延遲。任何違規(guī)都可以根據(jù)違規(guī)百分比標(biāo)記為警告或錯(cuò)誤。

為確保搶占功能正常運(yùn)行，需要同時(shí)行使合法和非法搶占案件。根據(jù)DL仲裁方案支持的優(yōu)先級表，有18種非法和35種法律優(yōu)先購買方案。DUT 的發(fā)送和接收路徑都必須涵蓋合法和非法情況，包括多級搶占。

對于所有這些功能驗(yàn)證，架構(gòu)良好的驗(yàn)證 IP 起著至關(guān)重要的作用。具有適當(dāng)靈活性和控制水平的驗(yàn)證 IP 可以顯著加快驗(yàn)證的收斂速度。

審核編輯：郭婷