[TeledyneLeCroy] ‘TDME(Serial Trigger, Decode, Measure/Graph & Eye Diagram)’ 주제의 포스팅 업데이트
- 2022-11-30
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디버그용 오실로스코프 아이 다이어그램
아이다이어그램은 시리얼 데이터 통신 신호의 신호 무결성을 분석할 때 일반적으로 사용하는 기본 분석툴입니다. 아이다이어그램에서는 수직축 노이즈, 수평축 지터 및 듀티 사이클 디스토션, ISI(Inter-symbol Interference) 및 크로스톡 등 시리얼 데이터 스트림에 포함되는 여러 가지의 효과를 보여줍니다. 아이 다이어그램에서 수직축으로 열려진 정도는 이런 성분들의 영향뿐만 아니라 버스의 디바이스 사이의 게인 차가 포함되어 보이므로 신호 무결성면에서 문제가 많을수록 더 "닫힌" 아이다이어그램으로 나타납니다. 넑게 열려진 아이는 양호한 신호 무결성을 가지고 있음을 나타냅니다.
그림 1. 3 개의 USB 디코더가 동작 중이며, 이중 2 가지에 대한 아이다이어그램을 동시에 관측 및 측정하고 있습니다.
시리얼 데이터 스트림의 상태를 분석할 때는 디코더 툴이 탑재된 오실로스코프를 사용하는 것이 일반적입니다. 전기적 파형과 링크 레이어 디코딩을 같이 확인하면, 프로토콜 내용이 물리적인 레벨의 어디에 위치하는 지를 알아볼 수는 있지만 아이다이어그램은 측정 디바이스 또는 패킷에의해서 영향을 받을 수 있는 시리얼 로직의 정도를 확인할 수 있습니다.
제품의 이름은 어떤 의미가 있나요?
텔레다인르크로이는 솔루션이 제공하는 기능을 바로 알아볼 수 있도록 시리얼 데이터 트리거 및 디코드 제품에 적용하고 있습니다. "ME" 또는 "MP"라는 문자가 제품의 이름에 포함되어 있습니다. M은 Measure의 M, D는 Decode를 T는 Trigger, E는 Eye Diagram을 의미하는 문자들입니다. CANFDbus TDME라면 CANFD(CAN 포함) 버스에서 트리거, 디코드, 측정 및 Eye Diagram을 분석할 수 있는 옵션이라는 의미 입니다.
측정/그래프 및 아이다이어그램 기능을 가진 시리얼 디코더 옵션
이 옵션을 가진 모든 시리얼 디코드 오실로스코프 옵션은 표준에서 관리되는 아이다이어그램을 생성할 수 있습니다. NRZ 또는 PAM 신호에 대한 하나의 하이 또는 두 개 이상의 아이다이어그램을 생성할 수 있습니다.
모든 표준에서 아이다이어그램을 생성하는 기본 방법은 긴 데이터를 포착하여 포착된 데이터의 클럭 속도를 결정한다음 각각의 엣지 위치를 정확하게 찾아내는 것입니다. 데이터 패킷의 형태가 비연속적인 비트 스트림을 사용하는 데이터 프로토몰의 경우, 클럭은 각 패킷에 대한 평균 클럭주기로 결정됩니다. 복원된 클럭 주기를 사용할 때는, 포착된 긴 메모리를 세그먼트로 나눌때 클럭 주기보다 약간 긴 길이의 세그먼트 또는 한 UI(Unit Interval) 보다 약간 길게 세그먼트를 분할합니다. 그리고, 아이다이어그램을 생성할 때 이 세그먼트(UIs) 들을 겹쳐나타냄으로써 아이다이어그램을 생성합니다(그림 2).
그림 2. 아이다이어그램을 생성할 때, 긴 메모리에 포착된 시리얼 데이터 스트림의 클럭 주기보다 약간 긴 주기를 가진 세그먼트들로 긴 메모리를 분할합니다. 나누어진 세그먼트 데이터들을 퍼스시턴스 디스플레이 기능을 통해 겹쳐보여 아이다이어그램을 생성합니다.
퍼시스턴스 디스플레이는 컬러 또는 아날로그(단색)으로 표현되는 아이다이어그램을 사용자가 선택할 수 있습니다.
컬러 퍼시스턴스 디스플레이를 선택하면 픽셀의 상대적인 개수와 설정된 채도 설정을 기반으로 색이 정해져서 표시됩니다. 컬러에 따라 발생 빈도를 나타내며 보라색은 가장 빈도가 낮고, 빨간색은 가장 자주 발생한 경우를 의미합니다.
아날로그 퍼시스턴스를 사용하면 모든 픽셀이 같은 색으로 표시되지만 밝기는 픽셀의 상대적인 개수와 설정된 채도 설정을 기반으로 정해집니다. 이것은 아날로그 오실로스코프에서 볼수 있었던 상대적인 밝기로 표시합니다.
디코딩을 수행하는 디코더 하나당 하나의 아이다이어그램을 생성할수 있지만 같은 소스 또는 다른 채널 소스를 최대 4 개까지 디코딩을 수행할 수 있으므로, 여러 개의 아이다이어그램을 생성하고 화면에 표시할 수 있습니다. 그림 1은 USB Gen3 디코딩 및 USB3 디코딩 및 USB-Side Band 디코딩에서 생성된 2 개의 아이다이어그램을 포함한 3 개의 디코더가 실행되고 있는 예를 보이고 있습니다.
아이마스크 테스트
그림 3. USB-PD 디코드의 아이다이어그램과 마스크 테스트. 마스크를 침범한 샘플들은 빨강색 원으로 표시됩니다.
마스크를 침범한 횟수와 위치를 보여주는 기본 아이마스크 테스트를 사용할 수 있습니다. 대부분의 프로토콜에 포함된 마스크들은 포함되어있으며, 사용자가 설정한 마스크 파일을 업로드하여 테스트에 사용할 수도 있습니다. 마스크 테스트를 통해 측정중인 신호가 표준 사양을 준수하는 지 아닌 지에 대한 즉각적인 합/불 판정 결과를 표시합니다. 그림 3은 아이 마스크 테스트를 통해 USB-PD 디코딩 파형에서 생성된 아이다이어그램과 마스크를 보이고 있습니다.
아이다이아그램 측정
아이가 얼마나 열려있는 지를 정량화하는 방법으로 파라미터를 제공합니다. 모든 "ME"라는 이름의 디코더에서는 아이가 열린 정도를 표현하는 중요한 두 가지 파라미터 Eye Height와 Eye Width를 제공합니다.
Eye Height는 최소한으로 열려있는 수직축 높이의 측정값입니다. 기본적으로 신호 대 잡음비를 결정합니다. 하이(1)을 나나태는 레벨의 평균과 로우(0)를 나타내는 레벨의 평균을 각각 취하고 표준 편차의 3 배의 위치를 선택하여 그 두 레벨의 차를 Eye Height로 측정합니다.
Eye Width는 신호의 Total Jitter(TJ)를 나타냅니다. Eye Height와 마찬가지로 측정은 기본적으로 통계적으로 측정됩니다. 인접한 두 크로스 지점의 수평축 히스토그램에서 평균, 표준 편차를 결정하는 데 사용합니다. 각 히스토그램 분포에서 각각의 평균에서 표준 편차 3배 만큼의 위치를 선택하여 두 시간축에서의 차이를 구합니다.
멀티 레벨 PAM 신호의 경우 이 측정값들은 각각의 아이에서 개별적으로 적용하여 측정됩니다.
아이다이어그램 및 아이 측정 필터링
그림 4. Eye Height, Eye Width는 아이다이어그램이 얼마나 열려있는 지를 판단하는 파마리터입니다. 로직 1 레벨과 로직 0 레벨을 쉽게 식별할 수 있습니다.
모든 텔레다인르크로이 디코더 소프트웨어에는 대화형 인터페이스 기능이 있는 디코드 결과 테이블을 제공합니다. 결과 테이블의 개별 컬럼에서 테이블을 필터링할 수 있습니다. 특정 디바이스의 결과만 또는 특정 데이터 값이 포함된 결과만 표시되도록 필터링할 수 있습니다.
아이다이어그램은 패킷화된 신호의 디코딩을 기반으로 생성되기때문에 테이블이 필터링되면 아이다이어그램은 필터 조건에 맞는 UI에서만 다시 생성되므로 특정 형태의 데이터 패킷과 관련된 신호 무결성을 즉시 확인할 수 있습니다. 아이에 적용된 모든 아이 측정값도 해당 UI에 대한 결과만 표시되도록 다시 계산됩니다.
"Apply to Zoom(Zoom에 적용)" 기능을 사용하여 아이를 다시 그리고, 소스 확대/축소 영역에 포함된 UI만을 사용하여 아이 측정 값을 다시 계산할 수도 있습니다. 테이블의 행을 터치하여 해당 패킷을 "확대"하면 선택된 테이블을 하이라이트항 표시된 영역에서의 아이다이어그램과 측정 결과가 바로 표시됩니다.
그림 5. "Apply to Zoom" 을 선택하면 포착한 전체 파형 중, 테이블에서 선택한 패킷의 아이다이어그램 및 측정 파라미터가 다시 그려지고 측정됩니다.
시리얼 디코드 솔루션 이름에 "MP"(Measure/Graph 및 Physical Layer 테스트)가 포함된 시리얼 디코더는 표준에 규정된 PHY 테스트의 사양을 충족하도록 설계된 보다 강력한 아이아이어그램 및 측정을 특징으로 합니다. 아이를 측정하는 더 많은 파라미터와 아이가 생성되는 방법에 따른 옵션이 있습니다. 예를 들어, 어떤 경우에는 트렌스미터 또는 리시버에서 어떻게 아이가 보이는 지를 보이는 아이가 생성되지만, "ME" 옵션을 사용하는 경우, 디코드 하나에 아이다이어그램 하나가 생성됩니다.
시리얼 디코더에서 수행되는 아이다이어그램은 컴플라이언스 테스트를 수행하는 텔레다인르크로이의 QualiPHY 제품처럼 아주 많은 아이다이어그램을 측정할 수는 없지만, 디코더의 아이다이어그램은 디코딩과 동시에 신호 무결성을 확인하면서 신호 무결성에 대한 디버깅을 빠르게 수행할 수 있습니다.