1. PHY 의 이해
Transceiver라고도 말하며, PHY라고도 말을 하기도 한다.
SoC/MPU/AP에서 Digital Data를 PHY에게 보내면, 이를 재 가공(Encoding)해서, 물리적으로 전송을 하는 Layer라고 생각을 하면 된다.
물리적 계층에서 최종 데이터의 전송을 담당하기에 각 PHY/Transeiver 마다 각 Encoding 방식은 다르다.
RF에서도 Transceiver가 존재하며, 각 Encoding이 Analog 라고 봐야할 듯하다.
좀 더 넓게 생각해보면, 유선과무선(RF)으로 볼 수 있고, 각 부분들을 간단히 알고 이해해보도록 하자.
PCIe PHY
PCIe 이해 와 USB 의 비교
2.3. Physical Layer (PCS/PMA)
MIPI PHY
MIPI PHY (D-PHY)
Ethernet PHY
MII(Media Idependent Interface) MAC과 PHY
RS-485 Transceiver
RS232 와 RS485 Tranceiver
1.1 PHY 의 Encoding/Decoding 방식
PCIe PHY
PCIe PHY 구조
- PCIe PHY Interface Spec
PCIe PHY/USB PHY/USB4 PHY/SATA PHY 관련 비교 설명
- 2.1 PCIe PHY Layer
- 8.1.1 Clocking Topologies (PLL 부분)
- 8.3.1 Power Management – PCIe Mode
- 8.15 Error Detection
- 9.10 Message Bus: Equalization ( CDR 부분?)
- 10 Multi-Lane PIPE – PCIe Mode
1.2 Phase Detection
- Mixer 의 Phase Detection 이해
Mixer/Phase Detector 관련 설명 (별도 추가)
PHY 를 DSP관점으로 이해하기 위해서 아래 설명을 별도로 먼저 추가함
PHY에서 가장 중요하게 생각해야 할 것이 Phase 일 것으로 생각되어진다.
특히, 고속 I/O Interface로 갈 수로 Phase Detect를 하고 이를 Calibration을 하고 각 Error 상태 확인하고,
각 에러 특징에 따라 상태변경을 해야 하기 때문이다.
이 생각을 하다가,
RF Mixer/Phase Detector가 생각이 나서, 이 부분을 DSP 관점으로 변경해서 생각해보기로 했다.
원래는 PCIe 와 CXL 부분을 하다가 갑자기 생각이 나서 간단히 만 정리한다.
2. 고속 Serial PHY 의 DSP 관점 이해
PHY는 DSP 사용하지 않으며, 전부 H/W 동작 되는 게 맞을 것 같으며, 아래는 개인적인 생각이다.
다만, H/W관점에서 PHY를 DSP 관점을 바꾸어서 이해하기 위해서 생각해보자.
- CTLE(Continuous-Time Linear Equalizer)/DFE DSP 관점
Digital RX FIR Equalization
Digital RX FIR & DFE Equalization Example
Link with Equalization (TX FIR Equalization -> RX CTLE+DFE)
DFE with IIR Feedback
DFE with IIR Feedback RX Architecture
나만 이렇게 DSP관점에서 생각한 것은 아닌 듯하며, 기존에도 사용을 하는 듯하다.
아래 문서를 좀 자세히 보면 , TX / RX 를 분리해서 관리하며 맞을 것 같으며, 아직 완벽히 이해가 되지 않음
Simulink
https://kr.mathworks.com/help/serdes/ref/ctle.html 개인생각으로는
DSP에서 동작을 시킨다는 관점에서 생각하면, 더 쉽게 이해하지 않을까 쉽다.
아래 내용이 다 틀리 수 있으므로, 개인생각이라 주의해야 한다.
- HW-Analog Front-End
- DSP-FIR Equalization : Channel Equalization
- H/W 여러 요소들을 통계 평준화/보정
- DSP의 예로 들면, Camera ISP의 White Balance 느낌
- DSP-IIR Correction: Adaptive EQ (DFE)
- 상위에서 얻은 것들을 지속적으로 보정
- DSP의 예로 들면, Radar의 IIR인 Kalman Filter 느낌
- DSP-Digital Control (FSM/LTSSM 설계)
- 각 상태도 들을 만들어 설계 후 이에 맞게 행동
- 상태도 기반의 제어 (State Machine)
- DSP 관점 쉽게 이해
HW --> PD --> LPF --> ADC --> FIR Filter 문제확인 --> IIR 지속적인 적응 보정 --> FSM 상태 제어
추후 시간이 더 되면 진행
- DSP 관점에서 생각
| 블록 | DSP 관점 역할 | DSP 관점 생각 | PHY 설명 |
|---|---|---|---|
| FIR Analyzer | H/W Channel 각 요소 왜곡된 정보들 FIR 기반 추정/탐색 후 초기보정 |
FIR 필터 응답으로 각 요소파악 평준화(Equlization) |
CTLE/FFE 기반으로 ISI, BER, Eye margin 등 측정 |
| IIR Loop (Adaptive EQ) | FIR 분석 결과 누적 보정 | IIR Feedback | DFE.AdativeEQ 계수, 온도,전압 변화 계수 갱신하여 제어 |
| FSM / LTSSM | FIR/IIR 루프의 제어기 | 상태 제어기(State Machine) | Polling, Recovery, L0 등 상태 전환 제어 |
- DSP 관점 에서 FIR /IIR /FSM 의 역할
| 인터페이스 | FIR 역할 | IIR 역할 | FSM 제어기 |
|---|---|---|---|
| PCIe / USB | Channel Observation | Adaptive EQ (CTLE/DFE) | LTSSM |
| Ethernet KR / PAM4 | Eye Margin Monitor | Coefficient Update | Link Training FSM |
| DisplayPort / HDMI (FRL) | Training Pattern Measure | Equalizer Tune | LTTPR FSM |
| MIPI (M-PHY) | Gear Training Measure | Feedback Adaptation | LSS / Power FSM |