C-PHYトランスミッタ、レシーバ、プロトコル・ソリューション

テクトロニクスのC-PHY TX Essentials、C-PHYXpress、TMPC-CPHYVIEWおよびMoving Pixel C-PHYプロトコル・ソリューションは、MIPI規格に準拠したトランスミッタ、レシーバ、プロトコルのテスト要件に関する適合性評価と特性評価用として、ワン・ストップの総合的なC-PHYソリューションを提供します。C-PHY TX Essentialsソリューションでは、C-PHYデータ・リンクのデバックと特長評価を簡単に実行できます。C-PHY TXアプリケーションにより、MIPI C-PHY v1.0仕様で定義されている電気測定とタイミング測定を選択できます。

主な特長

トランスミッタ・テスト：

• 片側3ポートに対するディエンベッドとエンベッドの機能に対応（ディエンベッドについては6ポート・パラメータ対応）
• DUT C-PHY信号の立上り時間と立下り時間を測定
• C-PHY信号のアイ・ダイアグラムの検証、アイ高さ測定とアイ幅測定
• トリオ信号の静的ポイントのコモンモード電圧VCPTXがトランスミッタの基準内にあるかを検証
• DUTデータ・レーンHSトランスミッタのコモンモード電圧のミスマッチ（ΔVCMTPX）が基準値以内であるかを検証
• コモンモード・レベルの変動が50 MHz～450 MHzであるかを検証
• コモンモード・レベルの変動が450 MHzを上回っているかを検証
• トリオ信号のイントラペア・スキューを測定
• デバッグと特性評価のために基準値の変更が可能

レシーバ・テスト：

• レシーバ・テストの簡易セットアップ：

  • C-PHYとD-PHY用に信号を生成するシングル・セットアップ

  • キャリブレーションを簡単に行うことができ、再現性のある結果を提供
  • シングル・ボックスであらゆるタイプのストレスを作り出すダイレクト・シンセシス法

• テスト対応

  テストに完全対応。C-PHYXpressアプリケーションにより、C-PHY v1.1までの仕様に対してC-PHY標準適合性テスト信号を生成できます。

• 信号忠実度

  サンプル・レート50GS/s、垂直分解能10ビットを誇るクラス最高のAWG70000シリーズは、C-PHY信号生成に関して最高の信号忠実度を実現します。

• 優れた操作性

  C-PHYXpressはバッチ処理を行い、厳格なテスト要件に対して複数のテスト・シナリオを作成します。

• レシーバ適合性テストおよびその他：

  • C-PHYXpressアプリケーションは、基準を満たさないデバイスをテストし、広範囲の信号を作成するためのプラットフォームを提供します。
  • データの立上り時間と立下り降時間のプログラム、ESCのプログラム、次のプログラム可能なストレスを含むLPコマンド：

    • HSモード・ストレッサ

    • ランダム・ジッタとデターミニスティック・ジッタ

    • エンベッド・インサーション・ロスとディエンファシス

    • デューティ・サイクル歪み

    • LPモード・ストレッサ

    • e_Spikeと最小パルスT_最小RX

    • セットアップ／ホールド時間トレランス

    • スキューのリアルタイム制御

• オフライン信号生成

  C-PHYXpressアプリケーションはオフライン・モードやPCで使用でき、AWGの遠隔操作とC-PHY信号の生成を行います。

Moving Pixel社C-PHYプロトコル・ジェネレータとデコード：

C-PHYプロトコル・ジェネレータ：

• セットアップと操作が簡単なスタンドアローン機器

• 1～4レーンに対して1レーンあたり2.5GbpsまでのMIPI C-PHY信号出力をサポート

• 電圧とスキューに対して独立したチャンネル調整とリアルタイム調整を実現

• C-PHY v1.0、CSI2 v1.3、DSI v1.2のプロトコルをサポート

• ユーザ定義によるフレーム・タイミングに沿った自動ビデオ・シーケンス構造を実現

• 自動イメージ・スケーリング機能、フォーマット変換機能、簡易テスト・パターン生成機能を搭載

• 4KBバッファを採用したマルチメッセージ応答キャプチャをサポート

• DSCバイナリ・サポート（オプションでDSCイメージ圧縮サポートも利用可）

• .NET DLLを使用したスクリプティングおよび遠隔操作機能

オシロスコープ・ベースのC-PHYプロトコル・デコード：

• 2.5Gbpsまでの単一MIPI C-PHYレーンのデコードをサポート

• CSI2 v1.2またはDSI2 v1.0のプロトコル・パケットおよびC-PHY v1.1シグナリング・ステート／シンボルのデコードと表示が可能

• DSIサポートにはDSC、LPDT、BTA、周辺コマンド・デコーディングは含まれません。

• デコード・ウィンドウにリンクしているオシロスコープのカーソル

• 検索機能とディスプレイ・フィルタリング機能

• 取り込んだビデオ・フレームのデコード、表示、エクスポート（ユーザ制御による）が可能

アプリケーション

• 車載用のカメラとディスプレイ
• 携帯用のカメラとディスプレイ
• カメラCMOSイメージ・センサ
• ディスプレイ・ドライバIC
• モバイル・デバイス用アプリケーション・プロセッサ

MIPI C-PHYトランスミッタ・テスト

MIPI ® C-PHY v1.0は、ディスプレイやカメラなどの周辺機器に接続するために、帯域制限チャンネルにスループット高性能を実現します。システム設計者はこのインタフェースを使えば、低電力消費の高解像度イメージ・センサに対応するために、既存のMIPI ® Allianceカメラ・シリアル・インターフェース（CSI-2）エコシステムのスケールを簡単に調整できます。

MIPI ® C-PHYとMIPI ® D-PHYにはピン互換性があり、いずれかの技術を搭載したコンパニオン・デバイスへの接続が可能です。C-PHYはD-PHYと同じICピン上に共存できるように設計されているため、デュアルモード・デバイスの開発が可能です。

MIPI C-PHYはシンボル1つ当たり2.28ビットを供給する3相シンボル・エンコーディングを採用しており、3ワイヤのレーンまたはトリオでデータ・シンボルを伝送します。各トリオにはエンベデッド・クロックが含まれます。

C-PHY信号には3つのレベルがあり、それらはシングルエンドになっています。LineA、LineB、LineCと表現されます。いずれの時点でも、同一電圧レベルには信号が存在しません。レシーバ側は差動で、Strong 1、Weak 1、Strong 0、Weak 0という4つの異なる電圧レベルを表示します。ただしレシーバはロジック1かロジック0のいずれかを調べます。

電圧レベル

アイ・マスク

C-PHYクロック・リカバリ

C-PHYは独自のクロック・リカバリのメカニズムを採用しています。C-PHY 1.0は、カスタム・クロック・リカバリのアルゴリズムを実装しており、これはトリガ・アイと呼ばれています。このモデルでは、4つの差動信号の最初のゼロ公差がクロック・リカバリのトリガ・ポイントとして使用され、アイ・ダイアグラムが表示されます。

アイ開口が最大になるようにアイ・マスクが適切に配置され、そこでアイの高さが測定されます。トリガ・アイのメカニズムにより、トリガ・ポイント（ゼロ公差）におけるジッタがすべて許容され、反対側に反映されます。前記のアイ・マスクを参照してください。

C-PHYトランスミッタ・テスト測定

特性評価、デバッギング、マージン・テストについて、高速モードで必須とされているいくつかの主要測定には以下が含まれます。

• 立上り時間
• 立下り時間
• アイ・ダイアグラム
• ACコモンモード測定
• DCコモンモード・ミスマッチ測定
• ACコモンモード・レベルの変動（50 MHz～450 MHz）
• ACコモンモード・レベルの変動（450 MHz超過）
• イントラペア・スキュー

C-PHY TX Essentials

カスタム・トリガのアイ・ダイアグラム

以下の図はカスタムトリガのアイ・ダイアグラム向けに設定されているC-PHY TX Essentialsテスト用ソフトウェアです。最適なマスク配置を実現する自動マスク配置機能が搭載されています。

C-PHY TX Essentials

3M UIのアイ・ダイアグラム解析

すべてのレコード長でジッタとアイ・ダイアグラムが解析されるので、設計者が長期間にわたり対象デバイスの異常を表示することで、デバイスの評価を行うのに役立ちます。このソフトウェアでは3M UIのデータに対してアイ・ダイアグラム解析を実行できるため、長い時間解析を実行すれば、より詳細な特性評価が可能になります。

アイ・ダイアグラム解析

立上り時間／立下り時間トランジションの詳細

各差動波形には4つの対象トランジションがあり、デバイスの特性評価時には：

• StrongからWeakへのトランジション（S-W）
• WeakからStrongへのトランジション（W-S）
• WeakからWeakへのトランジション（W-W）
• StrongからStrongへのトランジション（S-S）

次の図にトランジションの測定を詳しく示します。

立上り時間トランジションの詳細

立下り時間トランジションの詳細

インサーション・ロスとクロストーク

デバイスの特性評価の一環として、設計者はインサーション・ロスとクロストークをディエンベッドまたはエンベッドする必要があります。以下の図に示すとおり、S4P/S6PファイルまたはS-パラメータ・ファイルを使って作成されたフィルタ・ファイルを使うことでこれに対応します。

インサーション・ロスとクロストーク

イントラペア・スキューの測定

トリオ間のスキュー（「イントラペア・スキュー」と呼ばれる）は、多くの設計技師が関心を寄せる有益なテストです。以下の図は当社のC-PHY TX Essentialsソフトウェアにより生成されたレポートを示しており、このレポートにはワイヤ・ステートの12の組み合わせに対するイントラペア・スキューの詳細とステータスが記載されています。

イントラペア・スキュー

シグナリングとターミネーション

C-PHYシグナリングはD-PHYと似ています。たとえば、C-PHYで定義されたLPモードからHSモードに動的に切り替わるタイミング測定はD-PHYと似ています。

以下の図は、MIPI Alliance C-PHY仕様v1.0から引用したものです。C-PHY信号の構造が示されています（バーストでのHSデータ伝送）。

C-PHY信号（バーストでのHSデータ伝送）

この切り替え可能なターミネーション・モードの状態で測定を実行するには、負荷ボードまたはターミネーション・ボードが必要です。これらの対策を実施するための物理的なセットアップには、オシロスコープ、プローブ、ターミネーション・ボードが必要です。

次の図にHS対策のための物理的セットアップを示します。HS測定にはターミネーション・ボードとプローブは不要で、SMAケーブルを直接接続できます。

SC-PHY高速測定

C-PHY Rxの校正

C-PHY TXソフトウェアの主な目的はトランスミッタの特性評価です。本ソフトウェアがサポートするコア測定はレシーバ校正に使用できるように設計されています。CTSに従ってC-PHYレシーバ校正を実行する時には、事前に設定した立上り時間と立下り時間を利用してアイ・ダイアグラムの校正を行うことが推奨されます。この校正には、アイ開口を下げる重要なストレス・パラメータとして、DCD（デューティ・サイクル歪み）への対応が含まれます。次の手順には、DCコモンモード・ノイズとACコモンモード・ノイズに障害が発生しているC-PHY信号の校正が含まれます。当社のAWG 70000シリーズの任意波形ジェネレータを使用する場合には、これらのストレスの生成がサポートされます。

C-PHY Rxの校正

MIPI C-PHY用P7700シリーズ・プローブ（C-PHY Essentialsのみ）

高速モードと低電力モードではインピーダンスが異なるため、MIPIアプリケーションには特殊なタイプのプロービングが必要です。高速モードでは、C-PHY信号は終端環境にあります。低電力モードでは、C-PHY信号はシングルエンド信号を含む非終端環境で動作します。MIPI C-PHYには主に2つのプロービング要件があります。

• 高インピーダンス供給
• 差動モードおよびシングルエンド・モード

P7700シリーズのプローブ（C-PHY Essentialsのみ）には、チップの端部から数ミリメートル離れた位置にアクティブ・バッファ・チップがあります。これは、柔軟性の高い接続オプションとともに、MIPI C-PHYアプリケーションに対して最適な信号忠実度を実現します。

TriModeプローブについては、プローブのセットアップにより、差動モード測定、シングルエンド・モード測定、コモンモード測定を正確に実施できます。この独自の機能を使用して、プローブの接続ポイントをつなぎ変えることなく、差動測定、シングルエンド測定、コモンモード測定を切り替えながら、より効果的、効率的に作業を進めることができます。

P7700シリーズTriModeプローブ（C-PHY Essentialsのみ）

優れた信号品質により、信頼性の高い測定結果が得られます。SiGe技術と呼ばれる革新的な新しいプローブ設計の採用により、必要とされる帯域幅性能と信号品質を現在および将来に渡って提供します。

P7700シリーズTriModeプローブ（C-PHY Essentialsのみ）のアーキテクチャ：

• チップ上のアクティブ・バッファ増幅器（入力部から3.2mmしか離れていないプローブ入力）

• 優れたステップ応答と20GHz以下の低インサーション・ロス

• 低DUT負荷（DC：100kΩ、AC：0.4pF）

• 高いCMRR

• 低ノイズ

レシーバ・テスト

C-PHYXpressプラグインにより、高速向け、高速バースト向け、低電力向けに、ワーストケースの入力信号に対応できるC-PHY信号を生成します。

このレシーバ・テスト・ソリューションは次のステップで構成されています。

• テスト信号を生成してトランスミッタをエミュレートする（チャンネル障害やノイズ障害など）。

• CTS要件に従ってテスト信号の校正を行う。
• レシーバ・テスト用にデバイスをセットアップする。
• 所定のテスト環境におけるビット・エラー・レートを定める。

C-PHYXpressアプリケーションは最初の2つのステップに対処するもので、詳しくは次のようになります。

ステップ1：テスト信号を生成してトランスミッタをエミュレートする（チャンネル障害やノイズ障害など）。

C-PHYXpressは、C-PHY仕様v1.1に従って行う、高速モード向け、低電力モード向け、低電力高速（LP-HS）モード向けの波形生成をサポートします。

High Speedモード：C-PHY v1.1仕様のデータ・レートはHigh Speedモードで最高3.5 Gbpsです。CTSにより、High Speedモードでチャンネル効果をエミュレートする必要があります。C-PHYXpressアプリケーションでは、データ・レート、立上り時間、パターン・タイプ、電圧レベル、障害を編集してチャンネル効果をエミュレートすることができます。

High Speedモード

High Speedモードでは、周期性ジッタ（Pj）、ランダム・ジッタ（Rj）、ダイナミック・スキュー（DCD）、正弦波ノイズ振幅、ディエンファシス、データ信号用チャンネルのSパラメータ・ファイルなど、さまざまなチャンネル効果を追加できます。

High Speedモードのジッタ・パラメータ

高速ジッタ - エンベッド・チャンネル効果

高速ジッタ・モード - Sパラメータ・ファイル

Low Powerモード

C-PHY v1.1仕様のデータ・レートはLow Powerモードで最高100 MHzです。C-PHYXpressアプリケーションでは、データ・レート、立上り時間、パターン・タイプ、電圧レベル、障害を編集してチャンネル効果をエミュレートすることができます。

Low Powerモード

C-PHY v1.1仕様ではeSpikeノイズを含む正弦波／方形波ノイズが必要とされます。

LP-HSモード：

C-PHYXpressでは、データのタイミング・パラメータを含む仕様に従ってシンク・ワードを追加できます。

LP-HSモード

CTS要件に従って信号の校正を実施：

信号障害の校正により、C-PHY基準に特化した校正ルーチンを確保できます。校正の目的は特定のジッタ・パラメータに関するパターンを補正することです。一般的なパラメータには、ランダム、周期性ジッタ、振幅があります。本手順により全パターンを順序付け、各パターンを個別に校正します。これらの値はジッタにより制御されるパターン生成に使用され、DUTに入力されます。

校正に関する詳細については、http://www.tek.com/mipi-0で入手できるMOIを参照してください。

テスト対応

詳細については、本書の後述のレシーバ・テスト使用表を参照してください。

バッチ・モード

バッチ・モードでは、1回クリックするだけで、インクリメンタル・ジッタ値を含むコンパイルされた波形のライブラリを作成できます。

バッチ・モード

C-PHYプロトコル・ジェネレータ

C-PHYパターン・ジェネレータ

P339はMoving Pixel Company（TMPC）製のスタンドアローン型C-Phyパターン・ジェネレータで、4つのデータ・レーンを特長とします。データ・レート処理はワイヤ当たり最高2.5Gbpsで、最大12本のワイヤに対応します。LP Voh、LP Vol、HS Voh、Volは調整可能です。CPhyGenCtlソフトウェアと連動するように設計されています。

CPhyGenCtlアプリケーションは、Moving Pixel Company（TMPC）製P339 CPhyジェネレータ向けの制御ソフトウェアです。P339 C-Phyパターン・ジェネレータを使用すれば、レシーバ・テスト用にMIPI CPhyバスのCSIプロトコルとパターンを生成できます。このデータシートでは、CPhyGenCtlの使用と操作、CPhyジェネレータの対応動作について説明します。

CPhyジェネレータは、CPhyGenCtlソフトウェアを搭載したホスト・コンピュータにUSB経由で接続します。このジェネレータには次の機能があります。

• 1～4つのCPhyレーンをサポート。対応周波数は最高2.6Gsym/s

• 2GBのプログラム・メモリを搭載した内部パターン・ジェネレータを搭載

• 最高15nsの整数シンボル・レーン・スキュー、1.5Gsym/s未満の分数シンボル・レーン・スキュー

• LP信号とHS信号の両方に対するリアルタイム、レーン別、高・低電圧の微調整に対応

• CPhyバス・タイミングの微調整をサポート

• DUT LP応答キャプチャに対する4KBレシーブ・バッファ

• レーン0 LP接続検出をサポート

• 任意の論理対物理レーン出力マッピングを実装

• 包括的なビデオ・サポート：
  • 3D立体フレーム構造に対応（DSI 1.2）
  • DSCビデオ・フレームのエンコーディングと送信用の有料オプション（DSI 1.2）
  • ビデオモード・コマンドにも書き込みメモリ・コマンドにも使用できる共通ソース入力イメージ・ファイル・フォーマット（jpg、png、tiff、gif）
  • ディスプレイ寸法やカメラ寸法に合わせた、入力イメージ（ソフトウェア内）の自動サイズ調整
  • GUIの便利なイメージ・プレビュー機能
  • ユーザ・フレーム・タイミングに基づいた自動CSI/DSIビデオモード・フレーム生成
  • 1つの書き込みメモリコマンドを複数の書き込みメモリコマンド・シーケンスに自動分割
  • ビデオモード・フレームのマクロへの追加が可能
  • 所定のラインとビット位置にてビデオモード・フレームを単一ビットエラーで構築

• 一般的なファイル・コマンド・サポート：
  • テキスト・ファイル説明を使って、低レベルの混合LP/HSトランジションとパケット定義について説明
  • 適合性テスト向けの任意データ・レーン信号生成を実現
  • コマンド定義を簡単にするために、HSバースト・エントリやHSバースト出力シーケンスなどの高レベルのエンベデッド・コマンドを採用。ECCとCRCの自動生成を含む。

• 低レベルのCPhyテストに対応：
  • ユーザ定義データまたはPRBSデータを使用した、低レベル・テストHSバースト・シーケンス
  • レーンごとにプリアンブル・シーケンス、ポストアンブル・シーケンス、同期シーケンスを設定できる、包括的なCPhyプロトコル・コンフィグレーション。ユーザ・バス・タイミング向けコンフィグレーションを実現（HSPreareやHSExitなど）
  • ns、UI、TLPXの成分単位での柔軟なバス・タイミング仕様。柔軟性と機動性の高いコンフィグレーションを実現

• パワフルで使いやすいコマンド操作用GUIコントロール：
  • ビデオモード・コマンドなどのコマンドの定義、ネーミング、送信が簡単
  • コマンドの割り当てと整理を実行できる押しボタン式インターフェース（1回のクリックで送信できます）
  • 構築コマンド・シーケンスや複雑なコマンド・シーケンスのマクロ定義

CPHY Gen

C-PHYオシロスコープベース・デコーダ

Moving Pixel Company製CPhyスコープ・デコーダ用ソフトウェアは、オシロスコープからのCPhy信号アクイジションによる単一レーンのCPhyおよびCSI2プロトコル・デコーダです。

このソフトウェアはオシロスコープのMicrosoft Windows 7ホスト上で、オシロスコープの遠隔操作機能を使ってリアルタイムのアクイジションを制御します。

このソフトウェアの主な機能は次のとおりです。

• 3つのチャンネルを使用して、リアルタイムのオシロスコープ・アクイジションと1つのCPhyレーンの制御を実行。保存したバイナリ波形ファイルのロードと解析が可能です。
• アクイジション・データの後処理により、リンク上の通信のDPhy/DSI/CSI2プロトコル・デコード・ビューを実現
• ロジック・アナライザに類似した外観や印象を持つビューを実現
• 取り込んだデータの表示とフィルタリングと検索を実行できる拡張機能と操作性を実現
• デコードされたパケットからビデオ・フレームを構築（統計値、ナビゲーション、表示、画像保存を実行できるフレーム・サマリ・リスティングなど）
• さまざまなタイプのエラー（不正の状態遷移、無効のシンボル・シーケンス、パケット・ヘッダ、ペイロードCRCエラーなど）のチェックおよびレポート
• デコード時に任意のイベントをズーム・ウィンドウとカーソルを使用して、オシロスコープに取り込まれた波形と同期します。

オシロスコープでのC-PHY信号の取り込み

フレームの概要