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Raspberry Pi CM4 구동

1. Raspberry Pi Imager 설치

2. Boot 프로그램 설치

3. rpiboot 실행

4. CM4에 Image Write

5. 구동 확인

1. Raspberry Pi Imager 설치

2. Boot 프로그램 설치

https://github.com/raspberrypi/usbboot/raw/master/win32/rpiboot_setup.exe ​

3. rpiboot 실행

- 연결 : 전원(J19) + micro USB(J11) + disable eMMC Boot(J2) 점퍼 삽입

- 검색 → rpiboot 실행

- CM4 전원 ON

- CM4의 eMMC를 윈도우 드라이브로 인식 되는 것을 확인

4. CM4에 Image Write

- Raspberry Pi Imager 실행

- Trager Board 선택

- 운영 체제 선택

- 저장소 선택

- 다음

- CM4 전원 OFF

5. 구동 확인

- 연결 : 전원(J19) + micro USB(J11) 제거 + disable eMMC Boot(J2) 점퍼 제거 + USB 연결

- CM4 전원 ON

- 최신 OS에서는 otg_mode=1로 되어 있기 때문에 USB가 자동으로 연결 된다.

- USB가 연결이 안되는 이유는 micro USB를 뽑지 않아서이다.

- 구 버전 OS는 config.txt를 아래과 같이 수정해야 한다.

- 전원 reboot → rpiboot 실행하여 config.txt 수정

- 맨 아랫줄에 다음과 같이 추가

USB PHY?

- USB PHY(Physical Layer)는 USB 통신의 물리 계층을 담당하는 하드웨어 모듈

- USB 프로토콜에 따라 데이터를 전송하거나 수신할 때, 디지털 신호와 아날로그 신호 간의 변환

- USB 디바이스 또는 호스트가 실제로 데이터 전송을 가능하게 함

1. USB PHY의 역할

1-1. 디지털-아날로그 변환 (DAC)

• 디지털 신호를 아날로그 전압 또는 전류로 변환해 USB 라인(D+/D-)으로 출력

1-2.아날로그-디지털 변환 (ADC)

• USB 라인에서 수신한 신호(D+/D-)를 디지털 신호로 변환해 USB 컨트롤러로 전달

1-3. 신호 레벨 조정

• USB 표준(USB 2.0, 3.0 등)에 맞는 전압 및 전류 수준을 유지
• 고속 신호 전송(USB 2.0의 480 Mbps, USB 3.0의 5 Gbps 등)을 지원

1-4. USB 프로토콜 구현 보조

• 신호 인코딩 및 디코딩 (NRZI, 8b/10b 등)
• 동기화 및 클럭 복구
• 디바이스 연결 상태(attach/detach)와 같은 이벤트 감지

1-5. 전력 관리

• USB 라인의 전력 신호(VBUS)를 감지
• 저전력 및 유휴 상태 관리

2. USB PHY의 구성 요소

2-1. 트랜시버

• USB 라인(D+, D-)으로 신호를 송수신
• FS (Full Speed), HS (High Speed), SS (Super Speed)와 같은 USB 데이터 전송 속도를 지원

2-2. 클럭 생성기

• 데이터 전송의 동기화를 위해 안정적인 클럭 신호를 생성

2-3. 전력 감지 회로

• USB 디바이스가 VBUS 신호를 통해 연결 상태를 인식

2-4. 차동 증폭기

• USB의 차동 신호(D+/D-)를 증폭하여 신호 왜곡을 최소화

2-5. ESD 보호 회로

• USB 포트에서 발생할 수 있는 정전기 방전을 방지

3. USB PHY의 종류

3-1. USB 1.1/2.0 PHY

• Full Speed(12 Mbps)와 High Speed(480 Mbps)를 지원
• 트랜시버가 D+/D- 라인에서 NRZI 인코딩과 디코딩 수행
• 저전력 설계가 강조됨

3-2. USB 3.0 PHY

• Super Speed(5 Gbps)를 지원
• 고속 데이터 전송을 위해 8b/10b 인코딩 사용
• 기존 USB 2.0 PHY와 병렬로 동작

3-3. USB Type-C PHY

• 양방향(리버서블) 연결 지원
• USB PD(Power Delivery)와 호환 가능
• 데이터 및 전력 전송을 동시에 처리

4. USB PHY의 통합 방식

4-1. Discrete USB PHY

• 독립된 칩 형태로 제공
• 특정 USB 컨트롤러와 결합해 사용
• 유연성은 높지만 설계 복잡성이 증가

4-2. Integrated USB PHY

• MCU나 SoC에 내장되어 제공
• 간단한 설계와 공간 절약 가능
• 저비용 소형 디바이스에 적합

5. 추천 USB PHY IC

5-1. Microchip - USB3300

• USB 2.0 HS PHY
• ULPI 인터페이스 제공
• 저전력 및 고성능 설계

5-2. Texas Instruments - TUSB1210

• USB 2.0 PHY
• ULPI 인터페이스
• 고속 신호 전송과 간단한 설계 지원

5-3. Synopsys - DesignWare PHY

• USB 3.0/3.1 PHY IP
• SoC 설계에 적합

5-4. Cadence - USB PHY IP

• 고속 및 전력 효율적 USB PHY 솔루션

6. USB PHY를 사용할 때 고려 사항

6-1. 지원하는 USB 표준

• USB 2.0, USB 3.0, USB Type-C 등 요구 사항에 맞게 선택

6-2. 호환성

• 사용하려는 MCU나 SoC와 인터페이스 호환성 확인 (ULPI, PIPE 등)
• USB 2.0, USB 3.0, USB Type-C 등 요구 사항에 맞게 선택

6-3. 전력 소비

• 저전력 설계가 필요한 경우 ESD 보호와 전력 관리 기능 포함 여부 확인

6-4. 설계 복잡도

• 외부 USB PHY가 필요한지, 아니면 통합된 PHY를 사용할지 결정