移动终端/消费类电子/汽车电子等相关总线的协议分析和测试工具概述（1）

随着MIPI的很多技术规范和协议在业内的推广，很多总线接口技术现在获得了越来越多的产品应用，这些技术不仅仅用于移动终端领域，例如手机，也应用于消费类电子，汽车电子等领域。

本文就是在这些影响移动终端/消费类电子/车载电子的总线协议分析和测试工具做一个简略的概述，期待对于大家未来开发/测试相关产品提供一定的帮助。

下面是针对各种移动总线接口的协议分析、测试工具的一个汇总导图，方便快速查询（点击放大查看）。

我们先从手机终端涉及的各种总线说起，先来看一张MIPI官方组织的图片，我们来看一下手机上面涉及哪些总线接口需要进行分析和测试。

通过上图我们可以看到手机上面主要涉及到如下总线接口

SD 3.0
eMMC 5.1
UFS 2.0/3.0
I3C
SPMI
RFEE
QSPI
USB
Bluetooth
WIFI

我们依次来看这些接口在研发测试过程中会用到哪些诊断、分析、测试工具。

（一）SD 3.0接口

SD 3.0是传统手机最常用的接口之一，目前还有很多手机支持通过SD卡扩展存储容量；另外SDIO 3.0是用于外接一个支持SDIO协议的SD卡，这类卡上一般有CPU可以实现SSL加密/解密等功能，抓包分析后我们看到例如HTTP over SDIO相关的流量。

下图是一个Prodigy公司的SD 3.0 analyzer连接分析读卡器的示意图。中间的绿色的小板子是micro-SD interposer，待测的micro-SD卡从左侧插到该interposer的卡槽，然后该interposer右侧插入读卡器，interposer实现将双向流量通过蓝色的线束旁路传输到协议分析仪主机，内部协议分析逻辑进行数据的抓取。当然很多情况下SD协议分析仪是分析手机的SD卡相关的问题。

下面的设备Prodigy公司的多合一协议分析仪，支持SD 3.0/SDIO 3.0/eMMC 5.1等各种总线，通过配置连接SD大卡或者micro-SD小卡interposer实现抓取分析SD协议，通过连接eMMC probe实现针对eMMC总线的协议分析。

下图是抓取的micro-SD卡的协议解码截图，注意：SD卡上层采用SCSI指令集。

（二）eMMC 5.1存储接口

2.1 eMMC 5.1协议分析仪

一些低端手机目前仍然采用eMMC 5.1接口作为内部存储的主要总线，一般容量都在64G以内，如16G, 32G, 64G等。下图是eMMC协议分析仪的连接方式，通过probe将信号拾取出来后传输到协议分析仪主机进行解码分析。

下图是eMMC的协议分析解码界面。

下面协议分析仪分析后识别到的卡的相关信息以及Histogram图。

2.2 eMMC 5.1测试设备

韩国EFTECH公司的eMMC测试工具提供了eMMC产品验证部门一个方便易用的测试工具，韩国LG Mobile以及SK Hynix等知名公司都采用EFTECH的测试工具进行研发测试。它提供如下测试功能：

（三）UFS 3.0/3.1存储接口

3.1 UFS 3.0/3.1协议分析仪

从前几年开始很多中高端手机已经使用了UFS 2.0/2.1的接口，目前最新的手机，例如Huawei Mate 40已经在使用Kioxia等公司的UFS 3.0 device。速度也从UFS 2.0/2.1的5.8Gbps升级为UFS 3.0的11.66Gbps (Gear 4b)。目前最新的UFS 4.0 速度将达到23.32Gbps (取整为24Gbps)。

Prodigy公司的UFS 3.0协议分析仪是目前唯一可以长时间使用的，不丢包的协议分析仪，例如Huawei Mate 40在研发、测试中就依赖Prodigy UFS 3.0协议分析仪诊断/分析相关UFS问题。业内其它的UFS分析仪在真实的大流量下丢包异常严重，基本完全无法使用。Prodigy UFS 3.0协议分析仪可以运行几天几夜都没有问题，因为有些问题复现要5个多小时。

所以，UFS 3.0分析仪市场似乎出现了一个非常奇怪的现象，就是能用和不能用的问题。Prodigy是目前市场上唯一不丢包的、可用的UFS 3.0/3.1 analyzer，对于分析数据读/写不一致等需要长时间、抓取大数据量的场景是唯一的选择。

下面是已经购买Prodigy UFS 3.0协议分析仪的部分典型客户。

Qualcomm -- 全球第一台购买了Prodigy。
Micron -- 上海，美国，欧洲多地
Samsung Korea -- 韩国总部在2018年购买Prodigy
SK Hynix Korea -- 韩国总部在2019年购买Prodigy
KIOXIA -- 日本，韩国，中国等多地购买Prodigy，
Panasonic
Bosch
Huawei/Hisilico
Longsys,
UNIC
...

下面是Prodigy UFS 3.0/3.1协议分析仪产品图片和实际连接示意图。

下图是UFS 3.0协议分析仪的解码图片。SCSI, UFS, UniPro各个层面可以联动同步分析，对于底层的PACP提供非常直观的解码分析，同时支持非常丰富的trigger condition设置。

3.2 UFS 3.0/3.1测试工具

韩国LG Mobile和SK Hynix的UFS测试采用EFTECH的测试工具，EFTECH提供的UFS 3.0的测试工具的产品概述和功能如下。

另外，不论手机使用eMMC 5.1 device还是UFS 2.0/3.0 device，EFTECH还可以结合用户的需求定制开发如下的功能：

在android手机里面常驻一个agent，通过EF-STAN软件检测追踪每一个读写命令，包括地址，block size和延迟；参见下面的左图。
如果android系统不论因为什么原因无法引导、启动，则可以将其镜像通过EF-parser软件导入Windows进行分析，找到crash点；参见下面的右图。

（四）I3C总线接口

I3C作为I2C的升级版本，目前在各个领域获得众多的应用，例如仅在上海，就有众多知名公司，例如Bosch，Intel, AMD，Pixelworks等知名公司开发相关芯片或者在其产品上应用I3C作为基本的总线接口，I3C涵盖了汽车电子，计算，消费类电子各个方面。下面我们看一张图，可以更加清楚地看到，实际上我们离不开的各种sensor也都通过I3C实现信息的互通和传输。

在2020年MIPI alliance的I3C分委员会的会议上，有将近300多位与会者就I3C在maser/slave在互通，互作性和兼容性上面进行了热烈讨论。Prodigy公司作为I3C分委员会的有突出贡献的会员，起草了关于I3C兼容性测试的规范，日前，MIPI已决定使用Prodigy公司的analyzer和exerciser以及CTS测试软件进行兼容性认证。

下面是Prodigy公司的I3C analyzer的产品图片以及连接使用图片。