ZHCAC81 February 2022 TCA39306
I2C 和 SPI 長(zhǎng)期以來(lái)一直是嵌入式器件的主要接口選擇。雖然這些接口實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單并且多年來(lái)已被廣泛采用,但它們都缺乏某些重要特性,并存在局限性。在深度嵌入式應(yīng)用中尤其如此,因此會(huì)顯著影響緊湊型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在 I2C 中,這些局限性包括有一個(gè) 7 位固定地址可能導(dǎo)致 I2C 總線上發(fā)生沖突、無(wú)帶內(nèi)中斷或目標(biāo)復(fù)位(需要額外的導(dǎo)線/引腳)、受限的數(shù)據(jù)速率,以及目標(biāo)能夠拉伸時(shí)鐘(可能在長(zhǎng)時(shí)間連接的會(huì)話中掛起系統(tǒng))。在 SPI 中,一些主要局限性包括每個(gè)器件有一個(gè)芯片選擇引腳但需要四條通信線路,以及由于缺少明確定義的標(biāo)準(zhǔn)而存在許多不同的實(shí)現(xiàn)方式。
隨著智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備、IoT(物聯(lián)網(wǎng))設(shè)備、汽車系統(tǒng)以及服務(wù)器環(huán)境變得越來(lái)越先進(jìn)和復(fù)雜,需要更精簡(jiǎn)、高性能、可擴(kuò)展和具有成本效益的通信接口來(lái)控制和高速傳輸數(shù)據(jù),并需要節(jié)能和節(jié)省空間的設(shè)計(jì)。
I3C(改進(jìn)的內(nèi)部集成電路)旨在突破傳統(tǒng)接口(I2C 和 SPI)的局限性并添加其他增強(qiáng)功能。由 MIPI 聯(lián)盟制定的 I3C 規(guī)范 [1] 是一種智能的多功能接口,根據(jù)傳統(tǒng) I2C 和 SPI 接口的關(guān)鍵屬性進(jìn)行了改進(jìn),旨在提供新的、統(tǒng)一的、高性能的解決方案。I3C 是一種使用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 (CMOS) I/O 實(shí)現(xiàn)的串行通信接口,使用兩線制接口來(lái)更大限度地減少引腳數(shù)量以及元件之間的信號(hào)路徑數(shù)量。此接口支持在極低的功率級(jí)別下使用更高帶寬的工作模式,并有助于實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單、更靈活的設(shè)計(jì)。I3C 標(biāo)準(zhǔn)旨在一定程度保留與 I2C 系統(tǒng)的向后兼容性,尤其是在設(shè)計(jì)中允許將現(xiàn)有的 I2C 器件連接到 I3C 總線,但仍支持切換到更高的數(shù)據(jù)速率,從而在兼容的 I3C 器件之間以更高的速度進(jìn)行通信。
圖 1-1 將各種 MIPI I3C 模式與 I2C 進(jìn)行能耗(每位)的比較(左)以及相應(yīng)原始比特率的比較(右)[2]。
圖 1 更高數(shù)據(jù)速率下的 I3C 與 I2C 能耗比較(每位)MIPI I3C 最初專為移動(dòng)應(yīng)用設(shè)計(jì),作為單一接口,可用于所有數(shù)字連接的傳感器。但是,它現(xiàn)在適用于所有中速嵌入式和深度嵌入式應(yīng)用,也包括更廣泛的使用案例和行業(yè),例如內(nèi)存管理、服務(wù)器控制以及企業(yè)、工廠自動(dòng)化和通信設(shè)備。圖 1-2 匯總了 I3C 接口的主要特性。
突出 I3C 主要特性的一些終端設(shè)備應(yīng)用包括:
MIPI I3C 總線接口是一種不斷發(fā)展的規(guī)范,可顯著提高傳統(tǒng)接口的速度和靈活性,從而簡(jiǎn)化各種產(chǎn)品(如智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備、汽車系統(tǒng)和服務(wù)器環(huán)境)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。隨著該協(xié)議的發(fā)展勢(shì)頭越來(lái)越強(qiáng),遷移到 I3C 接口將使器件能夠通過(guò)更好的系統(tǒng)管理和配置實(shí)現(xiàn)更高的性能。這使得 I3C 成為企業(yè)和計(jì)算、PC 和筆記本電腦以及汽車和許多其他應(yīng)用的主流技術(shù)。