MIPI UniPro：主要的差异化功能、优势和验证挑战

作者：Anand Shirahatti， Divyang Mali， Naveen G

MIPI UniPro是移动芯片到芯片互连技术的最新成员。它具有许多有用的功能，可以满足移动应用程序的要求。这也许就是为什么谷歌的Project Ara选择MIPI UniPro和MIPI M-PHY作为其骨干互连的原因。

在这篇博文中，我们描述了三个差异化的功能、优势及其验证挑战。所有讨论均参考MIPI UniPro 1.6。

通过电源模式更改和休眠实现低功耗

通过物理通道映射实现芯片到芯片通道路由的灵活性

通过 CPort 仲裁和数据链路层抢占增强 QoS

1. 通过电源模式更改和休眠实现低功耗

特征

MIPI UniPro提供六种功率模式，以满足不同的需求。在慢速模式下，它支持七个档位，每车道的运行速度从 3Mbps 到 576Mbps 不等。在FAST模式下，它支持三个档位，每车道运行速度从1.5Gbps到6Gbps不等。慢速和快速都可以与M-PHY的自动突发关闭相结合，在流量间隙期间称为AUTO。在完全没有流量的情况下，使用休眠模式。所有未连接的车道应进入关闭模式。UniPro 允许对发射和接收方向进行独立的电源模式设置。

UniPro 允许使用电源模式更改请求 （DME_POWERMODE） 和通过 （DME_HIBERNATE_ENTER 和 DME_HIBERNATE_EXIT） 基元的休眠状态转换动态选择每个方向的车道数、档位和功率模式。MIPI UniPro L1.5 层通过 PACP_Pwr_Req 和 PACP_PWR_Cnf 类型的 PHY 适配器配置协议 （PACP） 帧完成这些请求。 在电源模式更改过程中，流量会短暂暂停。在两端完成电源模式更改程序并恢复流量后，将同时应用电源模式设置。

效益

此功能允许MIPI UniPro通过设置适当的功率模式来实现最佳的“每瓦功率性能”。根据应用的数据流量带宽和时延要求，可以动态扩展每个方向的车道数和车道运行速度。

验证挑战

以下参数会产生较大的状态空间

6种不同的电源模式

慢速模式下 7 档，快速模式下 3 档

多达 4 个通道，可以缩小到任何值

双向模式、档位和车道的不对称设置

功能验证必须涵盖上述所有电源模式状态空间（模式 x 车道 x 齿轮）的独特组合。此外，还必须涵盖两个更重要的过渡组合：

从电源模式的一种可能的唯一组合过渡到另一种可能的唯一组合（~1600 种组合）

休眠进入和退出每个唯一的电源模式状态

这将需要约束的随机刺激支持。受约束的随机激励生成并不是直截了当的。它必须考虑：

当前电源模式状态

对等设备和本地设备的功能

根据上述参数，必须从VIP和DUT端启动合法电源模式更改。

2. 通过物理通道映射实现芯片到芯片通道路由的灵活性

特征

UniPro 允许使用多个通道（最多 4 个）来扩展带宽。UniPro Phy 适配器层负责数据的分发和合并。在 L1.5 层的多相初始化序列中，确定连接的通道总数及其物理到逻辑通道映射。

识别逻辑和物理通道映射的训练序列。资料来源：MIPI

效益

此功能为 UniPro 的芯片到芯片通道布线提供了灵活性。考虑到移动硬件的小尺寸要求，这肯定会减轻印刷电路板设计师的生活。

验证挑战

从验证角度来看需要涵盖以下几点：

连接的不同数量的车道，以及

每个物理通道映射到每个可能的逻辑通道

通常通过配置，连接的通道数以及连接的通道，使用的逻辑到物理映射需要随机化。根据此配置，VIP 将驱动指定数量的车道并向 DUT 适当地通告。

3. 通过CPort仲裁和数据链路层抢占增强QoS。

特征

MIPI UniPro 支持两种流量类别流量类 0 （TC0） 和流量类 1 （TC1）。流量类 0 支持是必需的，而流量类 1 支持是可选的。支持流量类之间基于优先级的仲裁。MIPI UniPro 堆栈从其传输层 L4 到数据链路层 L2，具有流量类感知功能，可提供增强的服务质量 （QoS）。

在传输层级别，逻辑数据连接是面向连接的端口 （CPort）。它映射到 TC0 或 TC1。映射到较高优先级流量类的端口将优先于映射到较低优先级流量类的 CPorts。在流量类中，分段级别轮询是默认仲裁方案。

为了减少延迟并提高数据链路层级别的服务质量（QoS），它可以在传输的低优先级数据帧中插入高优先级帧。此功能称为抢占。这是一项可选功能。此概念也扩展到其他控制帧，以改善延迟并减少重传期间的带宽浪费。

具有抢占的组合（流量类 Y > X）。资料来源：MIPI

效益

CPort 仲裁和抢占提供了对通信延迟的精细控制。这样可以提高 QoS。此功能可用于延迟敏感型流量。

验证挑战

从验证的角度来看，我们需要解决以下问题：

满足 QoS 功能的整体意图

确保抢占功能在功能上正确实现

QoS特性意图可以通过测量DUT的发射和接收路径上的延迟来验证。这可以作为记分牌的附加功能来完成。记分牌可以记录CPort和串行线路上进出DUT端口的消息的时间戳。可以根据所需的配置值检查 DUT 的发送和接收路径的延迟。任何违规都可以根据违规百分比标记为警告或错误。

为确保抢占功能正常运行，需要同时行使合法和非法抢占案件。根据DL仲裁方案支持的优先级表，有18种非法和35种法律优先购买方案。DUT 的发送和接收路径都必须涵盖合法和非法情况，包括多级抢占。

对于所有这些功能验证，架构良好的验证 IP 起着至关重要的作用。具有适当灵活性和控制水平的验证 IP 可以显著加快验证的收敛速度。

审核编辑：郭婷