2025년 10월 19일 일요일

라즈베리 파이 피코 활용, "내 칩" 테스트 장치(오실로스코프, 로직 아날라이져) 자작

라즈베리 파이 피코 활용,
"내 칩" 설계와 검증 그리고 테스트 장비 자작


1. Raspberry Pi PICO 보드 2개 (USB-C 타입 커넥터)

2. 어댑터 보드

왼쪽의 피코보드는 24채널 로직 아날라져 또는 "내 칩" 에뮬레이터-테스터 용이다.
오른쪽 피코보드는 2채널 아날로그-8채널 로직 오실로스코프다.

2-1. 회로도:

    https://github.com/GoodKook/ETRI-0.5um-CMOS-MPW-Std-Cell-DK/blob/main/PSCE_API/Board/Raspberry_PICO/PI_PICO_SCH.pdf

2-2. PCB 거버:

    https://github.com/GoodKook/ETRI-0.5um-CMOS-MPW-Std-Cell-DK/blob/main/PSCE_API/Board/Raspberry_PICO/Gender_Raspberry_PICO_Y3.zip

2-3. PCB 제작비:

    2천원(댓글 문의시 무상?)

2-4. 오실로스코프 프론트-엔드용 부품

    참조: https://oscilloscope.fhdm.xyz/wiki/Analog-Front-End

    Op Amp: MCP6002(8핀 DIP) x2
    다이오드: 1N4148 x4
    저항:  100옴(1/8w) x10, 680K옴(1/8w) x 2
    가변저항(트리머): 1M옴 x2
    커페시터(탄탈): 100n x3
    택트스위치: 4mm 소형 x2
    핀헤더: 수직(1열), 앵글(2열)
    핀헤더소켓: 수직(1열)

3. 조립

 

 

헤더 핀 긴 것으로 기판 양쪽으로 돌출 시키려면 가공과 조립이 다소 어렵지만 테스트 클립을 물리거나 확장할 때 매우 유용하다.


4. 소프트웨어: 오실로스코프와 로직 아날라이져

4-1. 피코 오실로스코프 펌웨어

    a. 참조:
        https://oscilloscope.fhdm.xyz/wiki/firmware-versions

    b. 펌웨어 다운로드:
        https://github.com/fhdm-dev/scpdl1/raw/master/a/v18/scoppy-pico-v18.uf2

    c. 오실로스코프 디스플레이 안드로이드 앱:
        https://play.google.com/store/apps/details?id=xyz.fhdm.scoppy
        * 1채널은 무료. 2채널을 사용하려면 앱 구입(약 5천원)

4-2. 로직 아날라이져:

    a. 깃허브: https://github.com/gusmanb/logicanalyzer
    * 펌 웨어와 응용 프로그램 소스가 제공되지만 미리 컴파일된 바이너리 사용

    b. 펌웨어:
    https://github.com/gusmanb/logicanalyzer/releases/download/v6.0.0.0/logic-analyzer-firmware_v6.0.0_BOARD_PICO.zip

    c. 소프트웨어:
    https://github.com/gusmanb/logicanalyzer/releases/download/v6.0.0.1/all-in-one_6.0.0.1-win-x64.zip

5. "내 칩" 검증 에뮬레이터-테스터 사용법

    a. 위의 두 앱은 자작파들 사이에 매우 잘 알려져 있어서 굳이 별도의 설명이 필요 없을만큼 차고 넘친다.

    b. 펌-웨어를 교체할 수 있으므로 FPGA 보드를 연결하여 칩 검증과 테스트 용도로 사용할 수 있다. 사용법은 디자인 킷 예제를 참조할 것.

    "내 칩 제작 서비스" 표준 셀 디자인 킷:
    https://github.com/GoodKook/ETRI-0.5um-CMOS-MPW-Std-Cell-DK


2025년 10월 4일 토요일

MyChip MPW STD-II/디자인 킷 예제 pong_pt1 을 자가 실습

디자인 킷 예제 pong_pt1 을 자가 실습

이 설계는 "내 칩 제작 서비스" MPW 를 통해 칩으로 제작되어 테스트 결과 20개 시료에서 수율 100%가 나왔습니다. 디자인 킷의 깃 허브 저장소에서 Project/RTL/pong_pt1 예제가 오늘자(10월 9일)로 갱신 되었습니다. 링크는 아래와 같습니다.

https://github.com/GoodKook/ETRI-0.5um-CMOS-MPW-Std-Cell-DK/tree/main/Projects/RTL/pong_pt1

자습과제는 다음과 같습니다.

1. 준비된 예제 pong_pt1 를 수행 하십시요. HOW-TO.txt 문서에 정리해 두었으니 그대로 따라하는데 어려움은 없을 것입니다.


* 에뮬레이션과 칩 테스트 부분은 하드웨어가 준비되지 않았다면 생략 하십시요.

2. 예제의 수행 절차가 디자인 플로우(아래 링크)의 어느 부분을 수행하는지 비교 하십시요.


3. RTL 시뮬레이션에 사용되었던 테스트 벤치가 네트리스트 시뮬레이션에서 재사용됩니다. 테스트벤치 재사용(Testbench Reuse)의 의미를 정리해 보십시요.

4. RTL 시뮬레이션에서 적용한 기법(베릴로그+SystemC)과 네트리스트 시뮬레이션(베릴로그 VPI+SystemC)의 기법을 비교하십시요.

5. 두 시뮬레이션으로 얻은 각각의 VCD 를 열어 어떤 차이가 있는지 확인 하십시요.

위 과제를 수행하고 각자 연구노트에 기록합니다. 토론 할 수 있도록 궁금한 점을 적어봅시다. 호기심이 발동 되었길 바랍니다.

베릴로그로 작성된 비디오 게임기를 테스트하기 위해 SystemC와 SDL2 게임 엔진 라이브러리를 활용한 테스트벤치로 검증 했고 이를 다시 FPGA로 프로토타이핑 검증 한 후,


MPW로 제작한 칩이 작동하는 모습은 아래와 같습니다.


칩 설계의 전 과정은 모두 내 책상 위에서 이루어 졌습니다.


참조: 기술노트 15: 내 책상위의 반도체 설계실 꾸미기[링크]