SerDes Systems
באמצעות MATLAB ו-Simulink ניתן לתכנן מערכות SerDes תוך התחשבות באתגרי המעבר בין העולם האנלוגי והדיגיטלי (Mixed Signal) וניתוח ממשקים טוריים ומקבילים (Signal Integrity).
מה זה SerDes ?
מערכות אלקטרוניות מודרניות מהירות מאופיינות במעגלים משולבים בעלי מהירות העברת נתונים גוברת. ביצועי ה-I/O מהווים לצווארי הבקבוק אשר מגבילים באופן גורף את מהירויות העברת הנתונים של המערכת.
העברת נתונים בצורה טורית היא הדרך הכי יעילה להעברת כמות גדולה של מידע בין שבבים בתוך מעגל מודפס, דרך חוטי נחושת ודרך כבלים אופטיים.
לכן, מערכות רבות מקבצות והופכות I/O רבים לצורה טורית לטובת שידור דרך כבלי נחושת, כבלים אופטיים ועל גבי PCB ובקצב העברת מידע גבוה יותר ולאחר מכן מבצעות דה-סיריאליזציה בצד המקבל.
יישומי ה- SerDes Serializer/De-Serializer הללו מאפשרים למקסם את התפוקה ברמה המערכתית.
לקריאה נוספת על היסודות של SerDes בלינק הבא.
תכנון מערכות SerDes באמצעות מודלים ואלגוריתמים פרמטריים בצורה אינטראקטיבית
בעזרת ה-SerDes Designer App ניתן לתכנן, לקנפג ולנתח מערכות SerDes. אפשר לבדוק את ביצועי התכן באמצעות דוחות, דיאגרמת עיניים, bathtub curve וסטנדרטים מקובלים נוספים. בנוסף, ניתן לייצר מודלי IBIS-AMI ישירות מהאפליקציה להמשך תכן ווריפיקציה בסביבות סימולציה ו-Regression Analysis אחרות.
פרטים נוספים ודוגמא לעבודה עם אפליקציית SerDes Designer App:
מודלים לתכנון Adaptive Equalizers ב-Simulink
ניתן להשתמש במודלים פתוחים (White-box) כגון AGC, CTLE, DFE ו- CDR לתכנון Adaptive Equalizers בסביבת Simulink.
אפשר להשתמש באלגוריתמים ובלוקים פרמטריים לתכנון ממשקים דיפרנציאליים ו- single-ended. בנוסף, ניתן לייצר אותות פסאודו-רנדומליים (PRBS) או אותות מקוריים התומכים באפנון NRZ או PAM4.
מידע נוסף לגבי תכן ומידול מערכות SerDes באמצעות בלוקים פרמטריים ניתן למצוא כאן : Blocks for Designing and Simulating SerDes Systems
אנליזה וסימולציה של מערכות SerDes
באמצעות אנליזה סטטיסטית אפשר לחשב ולהציג מאפייני ביצועים כגון דיאגרמת עין, BER, עקומות bathtub ועוד במהירות באמצעות ה-SerDes Designer App.
ניתן לחקור את מרחב התכן של האלגוריתמים והערוצים עד לקבלת הענות לדרישות התכן.
לפרטים נוספים לגבי אנליזה סטטיסטית, ניתן לקרוא בלינק הבא.
אנליזת Time-Domain
לאחר אנליזה סטטיסטית ראשונית, אפשר לשכלל את המודל ע"י אנליזת Time-Domain בסביבת Simulink. באנליזת Time-Domain אפשר לבחון תופעות מורכבות יותר, כמו ניחות תלוי-תדר והחזרים, תופעות שלא ניתן לראות באנליזה סטטיסטית.
דוגמא להמרה של S-parameter לתגובה להלם עבור מערכות SerDes:
Convert Scattering Parameter to Impulse Response for SerDes Systems
איך לייצר מודל IBIS-AMI לשיתוף עם סימולציה חיצונית
ייצור מודל IBIS-AMI דואלי:
באמצעות ה- SerDes Toolbox אפשר לייצר מודל IBIS-AMI דואלי. כלומר,המודל מכיל גם חלק סטטיסטי (Init) וגם חלק תלוי-זמן (GetWave).
ניתן לבחור כל אחד מהשניים בנפרד עבור המשדר או המקלט.
לפרטים נוספים ניתן לעיין בלינק הבא.
אינטגרציה עם סימולטור חיצוני:
לאחר יצירת מודל IBIS-AMI, ניתן לשלב אותו עם ה- Signal Integrity Toolbox על מנת לנתח קישורים טוריים וממשקים מקבילים.
בנוסף, אפשר להריץ אותו בסימולטור ערוץ (Channel Simulator) חיצוני כמו Mentor Graphics HyperLynx, Synopsys HSPICE, Keysight ADS ו- Cadence Sigrity SystemSI.
פיתוח אינטראקטיבי באמצעות אפליקציות
שימוש באפליקציית Parallel Link Designer:
אפליקציית Parallel Link Designer מאפשרת לקבוע את זמני ה- setup וה- hold, כמו גם לקבוע את שולי המתח עבור קישורים מקבילים במהירות גבוהה. אפשר לבצע ניתוח מקבילי על מנת לקבוע תאימות עם מגבלות תזמון ו- Signal Integrity.
למידע נוסף על Signal Integrity Toolbox
שימוש באפליקציית Serial Link Designer:
אפליקציית Serial Link Designer מגיעה ביחד עם הכלי ומאפשרת ביצוע ניתוחי pre-layout מקצה לקצה של קישורים טוריים, מולטי ג'יגה ביטים
מידע נוסף
שימוש באפליקציית Mixed-Signal Analyzer:
ניתן להשתמש באפליקציה מובנית של MATLAB בכדי לבצע ניתוח אינטראקטיבי ולזהות מגמות במידע.
למידע נוסף על Mixed Signal Toolbox, קראו בלינק הבא.
בניית המערכת תוך התחשבות באתגרי Mixed Signal:
מערכת Mixed Signal היא מערכת המשלבת גם רכיבים אנלוגיים וגם דיגיטליים. שילוב של רכיבים אלו בצ'יפ יחיד יוצר בעיות שלא פוגשים אותם בתכנון אנלוגי או דיגיטלי בלבד. לא ניתן להסתמך על כך שהמהנדס האנלוגי והדיגיטלי יישארו בעולם שלהם אלא הם צריכים להכיר גם קצת את העולמות האחרים כדי לדעת איך להתחשב בבעיות שנוצרות בעת הממשק ביניהם.
