UFS 3.1协议分析(第五章) -- UFS协议栈

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本文详细介绍了UFS（Universal Flash Storage）的层级架构，包括应用层的UFS命令集、设备管理器和任务管理器，传输层的UTP协议，以及互连层的UniPro和M-PHY。UFS基于SCSI命令，使用UniPro作为数据链路层，M-PHY作为物理层，提供高效的数据传输。设备管理器负责设备控制和配置管理，任务管理器处理命令队列，确保系统的稳定运行。

Contents

UFS顶层架构

    UFS基于SCSI SAM架构模型定义了一个完整的协议栈，从上到下依次为应用层、传输层、数据链路层、物理层。UFS使用MIPI联盟的UniPro作为数据链路层和MIPI的M-PHY作为物理层，两者合起来称之为互连层（UFS InterConnect Layer）
ufs架构

应用层

    应用层包括UFS命令集、设备管理器（Device Manager）和任务管理器（Task Manager）。应用层处于整个协议栈的最高层，所有的命令或者请求都来源于该层。
    UCS负责命令的生成，目前UFS没有定义自己的命令（没有UFS Native Command Set），使用的命令是简化的SCSI命令（基于SBC和SPC），由INCITS T10组织定义。
    任务管理器用于处理命令队列控制的命令。设备管理器将提供设备级别的控制，如查询请求和较低级别的链路层控制。

UFS命令集

    目前ufs没有定义自己的命令，使用的是简化的SCSI命令，主要包括SPC（SCSI Primary Commands）命令和SBC（SCSI Block Commands）命令

命令类型 命令名
SPC INQUIRY
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UFSV3.1入门到精通系列讲解-总目录
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JEDEC已经发布了UFS3.1规范（又名JESD220E），它在标准中增加了一些和性能、功率、成本削减、可靠性相关的特性。这些新功能和特性有望提高实际设备性能，最大限度地降低功耗，潜在地降低高容量存储设备成本，并改善用户体验。 符合UFS3.1标准的设备继续使用MIPI的M-PHY4.1物理层和8b/10b线路编码，MIPI基于UniPro 1.8协议的互连层（IL），每通道数据速率为HS-G4（11.6Gbps）。同时，新版本的规范支持三个新特性：写增强、深度睡眠和性能限制通知。此外，JEDEC还发布了主机性能提升技术规范。现代固态硬盘已经支持所有这些功能，因此UFS3.1规范和HP，使UFS存储设备在功能上更接近固态硬盘。 顾名思义，写增强（Write Booster）旨在通过使用伪SLC缓存来提高写入速度。SSD和各种由NVMe驱动的微型存储设备（例如Apple的iPhone/iPad中使用的存储设备）已经使用了类似的技术。同样，SD6.0标准支持缓存以达到写入性能目标。 UFS3.1技术的第二个重要的新功能是深度睡眠（Deep Sleep），这是一种新的低功耗状态，适用于廉价的UFS设备，这些设备使用相同的稳压器进行存储和其他功能。另一个新功能是性能限制通知，该功能使UFS设备可以在过热时通知主机有关性能限制的信息。最终，避免节流意味着更稳定的性能。
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行业分析显示，到2027年，支持UFS 4.0+的设备出货量将占移动存储市场的65%，而根据JEDEC统计，采用专业测试工具的企业，其UFS产品开发周期平均缩短2-4个月。· 自动化测试覆盖：预置2000+测试用例的自动化脚本库，支持速度（HS-G1至G5）、链路宽度（x1/x2）、温度（-40℃~125℃）等参数的组合遍历测试，提前暴露95%的兼容性问题，避免后期设计返工。· 结果分级：输出Fail（致命错误）、Warning（潜在风险）、Pass（合规）、Info（参考信息）四级判定。
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