工程师在为移动设备和受行动影响的设备开发创新设计时，必须把握众多同时发生的趋势。例如芯片的微型化、每秒Gigabit位的数据速率、物联网(IoT)以及对于模块化架构的新兴趣等趋势，正为改善功能和创造新的设计效率带来巨大的机会...

与这些趋势相关的挑战之一是必须简化连接设备芯片组和周边组件的电气接口。本文将讨论能够满足这些关键需求的一种通用传输层协议——MIPI UniPro(统一协议)。MIPI UniPro可以简化智能手机、平板电脑、笔记本电脑、相机和多媒体设备、各种智能手表、健康监测仪以及作为IoT设备进入市场的各种创新移动产品所需的互连。

MIPI UniPro：协议目的和市场应用

MIPI UniPro是由MIPI联盟(MIPI Alliance)开发的，为交换封包传输规定了一种传输层协议堆栈。它建置于MIPI M-PHY物理层上，并形成了MIPI UniPort-M界面。

正如其名所示，MIPI UniPro是一种统一的协议。它并不像一般协议那样针对特定的应用，而是从一开始就设计作为一种通用的轻量级协议，并且专为移动设备提供卓越的协议效率。它也不像为PC产业开发的其它知名传统协议那样需要很大的开销，因为在PC产业中功耗通常不是工程师关心的重点。MIPI UniPro可以作为一种独立接口用于处理器之间的通讯(IPC)，或成为一种建构模块用于多媒体接口。它还可以与其它MIPI或非MIPI应用层协议共同使用。

从采用这些规范的组织机构类型，就可以看出MIPI UniPro和MIPI M-PHY的通用性。JEDEC组织使用UniPort-M为其通用闪存储存(UFS)规范提供基础。Google使用UniPort-M将组成其Project Ara智能手机平台的模块连接在一起。MIPI相机串行接口(MIPI CSI-3)使用UniPort-M接口，将相机和应用处理器连接在一起。

MIPI UniPro的历史

MIPI UniPro最初版本在2007年推出，当前的版本是v1.6，发布于2013年9月。

MIPI UniPro从2004年起在产业中发挥作用，当时MIPI联盟成立了MIPI UniPro工作组，致力于开发一种能够满足广泛需求的可互操作性接口。该工作组的目标是采用一种协议堆栈支持种类广泛的组件类型和数据流量；减少和标准化设备之间众多的实体链路，从而为设计模块化铺路，达到缩短新手机设计和制造周期的目的；简化关键组件的系统整合；以及确保所有版本的后向兼容性，使这一规格永不过时。

关键技术特性：应用案例

接下来简要说明MIPI UniPro-M如何满足各种不同接口需求的技术性能。

通用实体链路：MIPI UniPort-M能够在一条实体链路上使用多个逻辑信道。一种所谓的Cport可为多达2,047个逻辑信道中的每个信道提供双向应用出入口。每个逻辑信道上的应用信息先被分段，接着加上UniPro讯框标头和页脚发送出去，并在M-PHY实体信道上以时间多任务的方式进行传输，如图1所示。

图1：UniPro讯框多任务范例

因此，一个实体信道就可以用来支持连接多个应用(如显示、音频、控制、储存和其它应用)所需的逻辑。换句话说，单个应用可能因为多个目的而共享一个双向CPort通道：举例来说，一台显示设备可以使用CPort通道连接到显示器，并使用反向信道传输触控屏幕数据(图2)。

图2：使用MIPI UniPort-M作为导入媒体模块的通用传输信道

调整链路速度与功耗模式：MIPI UniPort-M可以提供可变的链路速度，并能够透过动态地改变速度而优化性能，同时有效地管理功耗。一条双向UniPort-M链路主要透过其工作模式、变速设备及可用信道数量进行表征。慢速模式(SLOW MODE)针对低功耗传输进行了优化；通道通常未端接，即可可以支持7种不同的速度，范围从每信道3Mbps到576Mbps。在快速模式(FAST MODE)下支持从每通道1.5Gbps开始的三种不同速度，且速度逐一倍增，最高是每通道6Gbps。双向提供非对称设置的内外链路支持最多达4个平行信道。

SLOW和FAST模式还可以与AUTO功能结合，从而为数据流量间隙控制M-PHY BURST的关闭及因此产生的链路功率。在完全没有数据流量的情况下，睡眠(HIBERNATE)模式可以驱动整条链路进入超低功耗状态。

UniPro提供了一个较低层的链路协议，不需要边带信号就可以动态管理链路(图3)。在一端的应用使用所谓的POWERMODE信息控制整条双向链路设置，该信息将为Mode、Gear和众多使用通道要求新的链路设置，包括对内和对外链路。应用请求必须针对一致性进行检查，然后透过UniPro的独特PHY配接器配置协议(PACP)与对等设备进行通讯。此处再次执行一致性检查，再将认可的新设置信息返回给申请者。接着再将设置同时应用于本地设备和对等设备。在配置过程中应用数据流量暂时停止，配置本身只需几微秒的时间，即可让频繁的动态变化适应应用的功耗规划。

图3：通过PACP实现的动态带内链路管理。

媒体转换器：MIPI UniPort-M可让数据透过光纤或铜缆从一个节点传输到另一个节点。基于MIPI M-PHY的UniPro支持使用频带内M-PHY配置，实现媒体转换器(MC)控制。媒体转换器有助于改善更长距离的信号完整性，还可以提高电磁兼容(EMI)性能。

未来更多的进展

MIPI UniPro工作组一直在不断改进MIPI UniPro。新版规格可望在今年发布，届时将与MIPI M-PHY物理层整合在一起。 M-PHY v4.1将导入高速GEAR 4(High Speed GEAR 4)功能，并较上一版规格倍增最大数据传输速率，因而能够作业于 11.6Gbit/秒/信道或4信道46.4Gbit/s。倍增的数据传输速率将有助于设计人员提供更高的吞吐量，和/或减少通道数来降低成本。

当前v1.6版本的MIPI UniPro是一种点对点的接口。然而，UniPro的设计考虑加进了基本的网络支持，而且市场上确实存在网络方面的使用需求。举例来说，Google Project Ara就在MIPI UniPro v1.6基础上开发一个网络交换机，用于在多个MIPI UniPro点对点连接间传输封包。因为MIPI UniPro传输层并未定义各个点之间的主/从关系，因此这样的网络可能有一个以上的主应用设备。这种经验可能是首次尝试在手机上创建模块化网络，可望激发为未来新版本MIPI UniPro定义相关功能的兴趣。

本文授权编译自EE Times，版权所有，谢绝转载

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