디바이스 내의 고용량 데이터 전송 수요 늘며
I3C 및 100BASE-T1 통신 방식 주목 받아
프로디지, 신규 프로토콜 검증 분석기 제공해


AI 기술의 발달로 다양한 분야에서 스스로 데이터를 수집 및 분석하고, 작업하는 지능형 시스템의 채택이 늘어나고 있다. 지능형 시스템이 올바른 판단을 내리기 위해서는 결정의 근거가 될 많은 데이터가 필요하다. 시스템 주변 환경은 애매하고 불확실하기에, 다양한 물리적 성질을 측정하는 센서의 역할이 커지고 있다.

센서는 최대한 많은 데이터를 정확하게 수집하는 방향으로 발전하고 있다. 가령 현대의 이미지 센서는 4K 수준의 고해상도 시각 데이터를 실시간으로 수집한다. 그 외의 센서들이 생성하는 데이터 용량도 나날이 증가하는 추세다. 대용량 센서 데이터를 신속하고 안전하게 전송하려면 이를 지원하는 인터페이스가 필요하다.

MIPI 얼라이언스는 2016년, 기존 I2C 및 SPI 방식의 통신의 한계를 극복하기 위해 I3C 표준을 발표했다. I3C 통신 방식은 보드 공간이 한정적인 모바일 및 IoT 디바이스에도 적합한 통신 방식으로 평가받고 있다.

움직이는 기계에서 전자제품으로 변모하는 자동차에서도 고용량 데이터 고속 전송 요구가 커지고 있다. 기존 CAN/LIN 통신 방식으론 오늘날의 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)과 차량용 인포테인먼트(IVI) 시스템이 필요로 하는 양의 데이터를 고속으로 전송하기 버겁다. 이를 해결하기 위해 IEEE 802.3 실무반은 2015년, 자동차를 위한 ‘100BASE-T1’ 이더넷 PHY 규격을 제정했다.

향후 IoT, 모바일, 커넥티드 카 분야에서 I3C 및 100BASE-T1 통신 방식의 중요성이 더욱 커질 전망이다. 이제 해당 분야의 개발자들은 새로운 통신 방식에 대한 설계 및 분석 방법론을 숙지해야 한다.

고속 직렬 인터페이스 테스트 및 검사 시스템 자동화 소프트웨어를 개발하는 탐시스텍은 프로토콜 분석 솔루션 전문 업체인 프로디지(Prodigy) 사의 국내 파트너로서, UFS, eMMC/SD, I2C/I3C, MIPI 프로토콜 분석기를 공급하고 있다.

탐시스텍의 이종호 개발팀장에게 I3C 및 100BASE-T1 규격의 중요성, 그리고 프로디지의 ‘PGY-I3C-EX-PD I3C 프로토콜 분석기’와 ‘PGY-100BASE-T1-PA 오토모티브 이더넷 프로토콜 분석기’의 활용 방안에 대해 물었다.



Q. 최신 모바일, IoT 디바이스에서 I2C 및 SPI 통신 방식의 한계점은?

A. I2C 방식은 최대 3Mbps까지의 신호 전송만 가능해 최신 센서의 신호 전송에 한계가 있습니다. 클럭 및 데이터 신호와 별도의 인터럽트 신호 연결도 필요합니다. SPI는 최대 60Mbps 고속 데이터 전송이 가능하지만, 4선식 통신 방식이기 때문에 I2C 대비 더 많은 핀과 패턴 연결이 필요합니다. 따라서 센서 수량이 증가할수록 좁은 면적의 모바일 제품에 적용하는 데 한계가 있습니다.



Q. I3C 방식은 어떻게 I2C 및 SPI 방식의 한계를 극복했습니까?

A. I3C는 최대 33Mbps 고속 신호 전송이 가능합니다. 클럭과 데이터 2선식 구성이 가능하며, 핫 조인(Hot Join) 및 동적 주소 할당을 지원합니다. 밴드 내 인터럽트(In-Band Interrupt; IBI)를 지원하기 때문에 인터럽트 발생을 위해 별도의 신호를 연결할 필요가 없습니다. 이미 널리 사용 중인 I2C 디바이스와 호환되며, I3C 버스에서 I2C 디바이스와 I3C 디바이스가 함께 동작할 수 있습니다.



Q. I3C 기반 설계를 검증할 때 꼭 파악해야 하는 부분들은?

A. 앞서 언급한 I3C에 새로 추가된 기능인 동적 어드레스 할당 및 밴드 내 인터럽트 동작 등을 검증해야 합니다. I2C 및 I3C 디바이스가 동시에 버스에 연결될 시, 각 디바이스의 정상 동작 여부도 주요 테스트 포인트입니다.



Q. 프로디지 PGY-I3C-EX-PD I3C 프로토콜 분석기의 강점은?

A. PGY-I3C-EX-PD 분석기는 I3C 버스의 프로토콜 모니터링뿐만 아니라, 1개의 마스터와 3개의 슬레이브 시스템을 구성하여 오류 삽입이 가능한 I2C 및 I3C 트래픽을 발생시킬 수 있습니다. 핫 조인과 IBI를 지원하기 때문에, I3C 기반 제품의 성능 검증과 오류 수정이 가능합니다.

멀티레이어 트리거를 이용한 특정 트래픽에 대한 선택적인 측정과 디버깅도 가능합니다. 측정된 데이터는 호스트 PC 저장장치로 실시간 스트리밍돼, 트래픽 용량이나 시간의 제한 없이 장시간에 걸쳐 시스템 동작 상황을 확인할 수 있습니다.



Q. PGY-I3C-EX-PD 분석기가 삽입할 수 있는 오류의 종류는 무엇인지?

A. 기본적으로 I3C 규격에 따른 S0~S5 타입의 오류 발생이 가능합니다. 더불어 CRC 오류, 프리앰블(Preamble) 오류, ACK/NACK 오류 등이 가능합니다.



Q. 멀티레이어 프로토콜 트리거 기능이란 무엇입니까?

A. 분석기 사용자는 OSI-7 레이어 중 2~7레이어의 특정 데이터를 트리거 조건으로 설정할 수 있습니다. 멀티레이어 프로토콜 트리거는 특정 디바이스의 특정 이벤트를 효과적으로 트리거하고 분석할 수 있도록 하는 기능입니다.



Q. 100BASE-T1은 자동차를 위해 개발된 이더넷 표준인데, 기존 100BASE-TX 표준 등과 비교했을 때 어떤 이점을 가지고 있습니까?

A. 100BASE-TX는 4선식 통신 방식이 기반이라 엄격한 차량용 EMI 방사 규격을 만족하지 못합니다. 반면, 100BASE-T1은 2선식 통신 방식을 기반으로 하므로 케이블 무게를 줄일 수 있습니다. 따라서 차량 내부 추가 공간 확보는 물론, 연비 개선 효과도 기대할 수 있습니다. 또한, 100BASE-T1의 4B3B 인코딩 및 PAM3 변조 방식은 스펙트럼 효율을 높여 EMI 방출을 줄일 수 있습니다. 이 같은 특성에 따라 차량용 네트워크 요구 사항을 만족합니다.



Q. 프로디지 PGY-100BASE-T1-PA 이더넷 프로토콜 분석기의 강점은?

A. 최대 강점은 패시브 TAP 방식입니다. 프로디지가 처음 적용한 방식으로, 100BASE-T1 버스의 동작을 방해하지 않으면서, 지연 없는 신호 측정이 가능합니다. 측정 데이터가 호스트 PC로 실시간 스트리밍되어 환경시험 등 장시간 측정에도 대응합니다. 멀티레이어 프로토콜 트리거로 특정 이벤트에 대한 정밀한 측정도 가능합니다. MDIO/MDC 측정 및 FCS 에러 리포트 등의 기능도 제공합니다.



Q. 두 분석기를 활용하려는 기업이나 개발자에게 탐시스텍이 제공하는 지원책으로는 어떤 것들이 있는지 설명해주십시오.

A. I3C와 100BASE-T1은 비교적 최근에야 주목받기 시작한 통신 규격입니다. 따라서 테스트 방법과 절차가 생소할 수 있으며, 좀 더 쉽고 효과적인 테스트 장비가 필요합니다. 탐시스텍은 프로디지의 한국 총판으로서 고객의 요구 사항을 만족시킬 수 있는 최상의 솔루션과 기술 지원을 제공하기 위해서 노력하고 있습니다.