SPI(Serial Peripheral Interface)

１．SPIとは

・Serial Peripheral Interface　の略

※メーカーの呼び方でSSI(Serial Synchronous Interface)とも呼ばれることもあるが，
SPIの方が一般的です．

SPIは、米国モトローラ社（現在フリースケール社）が提唱する3線式の同期式シリアル通信インターフェースです。

・方式

(1)同期シリアル通信，３線式

※データ出力信号SDO、データ入力信号SDI、クロック信号SCKの3本の信号で通信します。

※シリアル・クロックSCKは単方向の信号で、マスタは出力、スレーブは入力です。
データの入出力信号はSDI（入力）とSDO（出力）の2つあり、それぞれ単方向の信号です。したがって、マスタとスレーブを接続する際は、マスタのSDIはスレーブのSDO、マスタのSDOはスレーブのSDIというようにクロス結線にする必要があります。
　その他、スレーブ・セレクト信号SSはマスタが出力、スレーブが入力で、“L”レベルでアクティブ（選択状態）となります。複数のスレーブを接続する場合はマスタには複数のSS信号出力が必要で、スレーブ選択時は複数の中の一つだけがアクティブになります。


(2)通信機器同士がマスタ・スレーブという主従関係にあり，同一バス上に
複数のデバイスが容易に接続できる．

※基本的にはマスタ・デバイス一つに対してスレーブ・デバイスが一つが接続されるような形になりますが、スレーブ選択する信号(SS)をマスタからスレーブへ与えることで、複数のスレーブをバス接続することもできます。

・仕組み

SPIの原理はシフト・レジスタの原理そのものです。送信出力部はパラレル→シリアル変換型のシフト・レジスタで作られていて、マスタが生成するシフト・クロック（SCK；シリアル・クロック）でパラレル・データがシリアル信号に変換されます。一つのクロックで1ビット分の信号が出力されます。
　受信部は、シリアル→パラレル変換型のシフト・レジスタで作られています。送信側から送られてきたシリアル信号を、マスタが生成するシフト・クロックでサンプリングして、パラレル・データに変換します。
※シフトレジスタのMSBから出力する．

・通信速度

通信レートの規定はないようです．Max.1.5Mbpsほど．

・他の方式との比較

I2Cも，SPIと同様に同期式シリアルです．ただこっちは，スレーブのセレクトに
アドレス指定で行います．あと，データ線（SDA）が双方向です．

通信レートには、標準モード(最大100kbps)とファースト・モード(最大400kbps)、高速モード(最大3.4Mbps)の三つが規定されています。

MIB

・MIB
読み方 ： ミブ
フルスペル ： Management Information Base

　SNMPで管理されるネットワーク機器が、自分の状態を外部に知らせるために公開する情報のこと。RFC 1156として規定されているMIB1と、RFC 1213で規定されているMIB2があり、現在では後者を使うのが一般的。

・SNMP

読み方 ：	エスエヌエムピー
フルスペル ：	Simple Network Management Protocol

　TCP/IPネットワークにおいて、ルータやコンピュータ、端末など、ネットワークに接続された通信機器をネットワーク経由で監視・制御するためのプロトコル。制御の対象となる機器はMIBと呼ばれる管理情報データベースを持っており、管理を行なう機器は対象機器のMIBに基づいて適切な設定を行なう。
 

SFI

・SerDes Framer Interface is abbreviated as SFI. Some commonly used SFI variants include:

SFI-4: SerDes Framer Interface Level-4
SFI-5: SerDes Framer Interface Level-5

SerDes Framer Interface Level 5 or SFI-5 is a standardized Electrical Interface standard by the OIF for connecting a Sonet Framer component to an optical SerDes for OC-768 (40 Gbit/s).[1] Electrically, it consists of 16 pairs of SerDes channels each running at 3.125Gbit/s which gives an aggregate bandwidth of 50Gbit/s accommodating up to 25% of Forward Error Correction

・OIF
Optical Internetworking Forum
From Wikipedia, the free encyclopedia
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The Optical Internetworking Forum (OIF) was organized to facilitate and accelerate the development of next-generation optical internetworking products. The OIF produces Electrical, Tunable Laser, Very Short Reach Hardware Interfaces. It also has produced a UNI and NNI software interface Interoperability Agreements. These agreements enable equipment manufacturers to lower their time to market and development cost by enabling a robust, multi-vendor ecosystem. It also lowers the total cost of ownership of systems based on their interoperability agreements by enabling investments in test and verification infrastructure as well as enabling competition.
 

SCB

・SingleCopyBroadcast

P2PEの例外として，下り通信に関してブロードキャ
ストLLIDと呼ばれる特別なLLIDが定義されています．
ONUは受信フレームがブロードキャストLLIDを持つ場合
は，無条件にそのフレームを取り込みます．メディアコ
ンバータ（MC:  Media  Converter）などのP2Pシステム
でブロードキャストフレームやマルチキャストフレーム
を転送する際には，転送対象となるMCの数だけフレーム
をコピーしてから個別にMCに送る必要があるため，コ
ピーに処理時間を要し,帯域使用効率が低下するという問
題がありました．一方，GE-PONシステムではブロード
キャストLLIDを使うことによりフレームをコピーするこ
となく全ONUに転送可能なため，下り同報配信に適した
システムであるといえます．

3. Multicast Distribution Technology
One  of the important factors in the triple-play ser-
vice  with GE-PON will be video  distribution  using mul-
ticast  technology.  In  addition  to  the  LLID  allocated  to
each ONU as introduced in Chapter 2, broadcast LLID
defined  for  GE-PON  allows  all  of  the  logical  links  to
receive  data.  Broadcasting  without  frame-copying  is
enable  to  utilize  the  broadcast  LLID.  This  method  is
called the SCB (Single Copy Broadcast) method and is
used  for  multicast  distribution  based  on  the  broadcast
LLID  as  shown  in  Figure  4.  In  this  case,  frame  filters
above the RS layer should be implemented on the ONU
as the multicast frame is distributed to all of the ONU.
Notwithstanding the above, a certain means to effi-
ciently and surely send frames to only the ONUs within
the multicast group and a method to distribute encryp-
tion keys for multicasting is essential for the establish-
ment of secure multicast distribution.
Multicast distribution requires filters to be installed
on the ONUs so that only the ONUs within the multicast
group receive the broadcast frames forwarded to all of
the  ONUs.  For  this  particular  purpose,  we  propose  a
method of group identification that combines the group
control  information  with  encryption  technology.  The
encryption  keys  for  multicasting  are  generated  on  the
basis  of  the  group  control  information  by  the  OLT  and
shared by multiple ONUs that belong to a certain group.
Any ONUs without the key cannot decrypt the data. In
other  words,  multicast  frames  encrypted  by  means  of
the key are filtered at the ONUs which are not included
in  the  multicast  group.  When  the  delivered  frames  are
encrypted  in  this  manner,  the  encryption  function  can
also serve as identifiers.
It must be noted, however, that encryption keys in
the case of applying the encryption method to multicast
communication  should  preferably  be  generated  and
delivered  to  ONUs  by  the  OLT  as  shown  in  Figure  5,
because  the  group  control  is  executed  on  the  OLT.
Furthermore, use of a different encryption key (such as
an  encryption  key  for  the  existing  unicast  distribution)
for the encryption of the encryption key information for
multicast,  as  shown  in  Figure  6,  can  provide  a  safe
means of communication with the ONUs.
In this way, efficient and secure multicast distribu-
tion  systems  can  be  realized  by  combining  the  SCB
technology,  which  is  one  of  the  features  of  PON,  with
encryption technology and the group control method.
With  the  recent  remarkable  progress  in  the  infor-
mation  infrastructure,  optical  access  service  strategies
based  on  the  GE-PON  for  FTTH  implementation  are
increasingly  being  introduced.  Mitsubishi  will  continue
aaaa
to  develop  technologies  for  GE-PON  systems  to  con-
tribute to the use of FTTH in the future.

オンチップバス

オンチップの接続を行うための規格化されたバス

近年，半導体技術の進歩とともに，一つのLSI により多
くの機能が集積できるようになってきました．さまざまな
ハード・マクロとマイクロプロセッサを混載したシステム
LSI（SOC ：system on a chip）が注目されています．シス
テムLSI の設計において，性能や機能，タイミング仕様な
どの問題を解析するには多くの時間を要しますが，規格化
されたバス（オンチップ・バス）を利用することでこうした
時間の短縮を期待できます．また，規格化されたバスを利
用すると，設計者は製品を差異化する作業に集中できます．
そのため，複雑なシステムLSI の設計にかかるコストや開
発期間を削減することが可能です．

米国IBM 社の「CoreConnect」 というバス規格
英国ARM社「AMBA」など．
AMBA →AHB,AXI,APBバス


IBM 社が発表したLSI チップ
内部のバス規格で，IP コアをチップ内でつなぎ合わせると
きのベースになるものです．

CoreConnect アーキテクチャ
　　PLB(Processor Local Bus):高速，広帯域，低遅延（レイテンシ）が必要なシステムコアに利用
     OPB(On-chip Peripheral Bus):そうでないペリフェラルなど
     バスブリッジ
　　DCR(Device Control Register):初期設定，ふだん変更ｓｈない機能を制御するために使用

PLB は高速ですが，すべてのコアをPLB に接続すると，
動作の遅いコアにひっぱられてしまい，動作の速いコアの
性能を発揮できなくなります．そこで，動作の遅いコアは
OPB に接続し，PLB とは別のバス・ブリッジを介してデ
ータ転送を行います．こうすることで，PLB 上のトラフィ
ックが抑えられ，システム全体の性能が向上します．PLB
とOPB は同期型バスです．DCR バスもベースは同期型バ
スですが，ハンドシェイクは非同期的な動きをします


ここで，本オンチップ・バスで使われる信号名の標準表
記方法について触れておきます（表1）．その信号がどの部
分に使われているか，だれが出力しているかなどがわかる
ように，すべての信号にPrefix（接頭語）が付いています．
本オンチップ・バスがPCI などのボード間やチップ間を
つなぐバスと異なる点は，複数コアのコマンド，アドレス，
データ信号などをバス上で結線する方法にあります．PCI
などでは，バスをドライブしていないデバイスはI/O 出力
をハイ・インピーダンスにします．あるいは，オープン・
コレクタを用います．一方，本オンチップ・バスでは，複
数のドライブ信号をOR で接続します．言い換えると，バ
スをドライブしていないコアは‘0’を出力します．ドライ
ブするコアは，‘0’または‘1’をドライブし，それらをすべ
てOR してバス信号とします．