摘要

對于諸多應(yīng)用，如移動電話、汽車、工業(yè)控制、以電池為動力的移動設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)等，在傳感器連接方面采用了I2C串行通信協(xié)議，原因在于其簡單的兩線接口體系結(jié)構(gòu)。雖然也存在其他傳感器接口，如串行外圍接口（SPI）以及通用異步收發(fā)器（UART），但I(xiàn)2C的使用更為常見，原因在于其實(shí)施簡單，引線數(shù)低。

然而，隨著采用的傳感器變多，在很多情形下，一臺裝置中有可能含有12個或更多的傳感器，系統(tǒng)集成變得更加困難，這是因?yàn)椴婚g斷工作組件的低功耗和高性能要求。路由選擇變得日漸困難，必須要支持一些可穿戴應(yīng)用要求的最大數(shù)據(jù)率。標(biāo)準(zhǔn)I2C接口采用2線結(jié)構(gòu)，可創(chuàng)建多種應(yīng)用，這類應(yīng)用需要額外的邊帶信號，來滿足高優(yōu)先級中斷需求，這類信號為非標(biāo)準(zhǔn)性的且與具體實(shí)施相關(guān)。在圖1中，給出了一個I2C體系結(jié)構(gòu)示例。

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圖1：基于I2C的傳感器系統(tǒng)示例（MIPI 聯(lián)盟）

MIPI?聯(lián)盟正致力于開發(fā)名為I3C（或SenseWire）的新標(biāo)準(zhǔn)，它吸納了I2C和SPI的關(guān)鍵特性，并將其統(tǒng)一起來。使用全面的低引線數(shù)、可擴(kuò)展性、以及體系結(jié)構(gòu)的支持性，MIPI I3C增強(qiáng)了每一方式的容量和性能。它支持移動設(shè)備、移動影響以及嵌入系統(tǒng)應(yīng)用預(yù)計近期將需要的傳感器接口結(jié)構(gòu)。在本文中，介紹了MIPI I3C規(guī)范，以及從I2C無縫連接I3C的關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)。

介紹

MIPI I3C規(guī)范的一項(xiàng)關(guān)鍵目標(biāo)是，以I2C生態(tài)系統(tǒng)和概念為基礎(chǔ)建立，同時保留2線串行接口結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)設(shè)計人能夠在單個設(shè)備中連接大量傳感器，同時將功耗最小化，并降低部件和實(shí)施成本。與此同時，通過利用單條I3C總線，制造商能夠?qū)碜圆煌?yīng)商的多種傳感器結(jié)合在一起，提供新的功能，同時支持更長的電池壽命和更為經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)。在圖2中，給出了一個基于I3C的傳感器系統(tǒng)示例。

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圖2：使用單條I3C總線的基于I3C的傳感器系統(tǒng)示例（MIPI聯(lián)盟）

MIPI I3C規(guī)范具有與I2C的反向兼容型，允許傳統(tǒng)的I2C從設(shè)備在相同接口上與支持MIPI I3C規(guī)范的新設(shè)備共存。MIPI I3C規(guī)范在2線接口上允許帶內(nèi)中斷，這樣就能大幅度降低設(shè)備的引線數(shù)和信號路徑，并能在設(shè)備中集成額外的傳感器。與I2C相比，MIPI I3C提供了更高的數(shù)據(jù)吞吐率，同時還能保持較低的邏輯復(fù)雜度，采用標(biāo)準(zhǔn)的I/O，提供更具適應(yīng)性的總線拓?fù)?，使得向I3C的轉(zhuǎn)移成為一項(xiàng)頗有吸引力的選擇。

I3C總線
I3C包含2線總線：串行數(shù)據(jù)（SDA）對應(yīng)與雙向串行數(shù)據(jù)；串行時鐘（SCL）對應(yīng)于特定的串行時鐘，可用于時鐘引線，或是特定高數(shù)據(jù)速率（HDR）下的數(shù)據(jù)引線。I3C總線支持不同類型消息的混合，如I2C類單數(shù)據(jù)速率（SDR）消息，它采用12.5 MHz速率的SCL時鐘，以及能夠?qū)崿F(xiàn)更高數(shù)據(jù)速率的HDR消息。另外，還支持向主設(shè)備發(fā)出的帶內(nèi)從觸發(fā)中斷請求，其中可以包含申請主設(shè)備功能的請求。在規(guī)范中，還給出了關(guān)于I3C從設(shè)備之間對等通信的規(guī)定。

I3C數(shù)據(jù)率
I3C總線支持的數(shù)據(jù)率取決于總線模式或總線上的設(shè)備類型，以及其性能。僅連接有I3C設(shè)備的總線稱為純I3C總線。純I3C總線支持從8.8 Mbps到26.7 Mbps的速率。典型情況下，純I3C總線中的SCL時鐘頻率為12.5 MHz。對于同時連接了I2C和I3C設(shè)備的總線，I3C主設(shè)備能夠在快速模式下（FM）和快速模式+（FM+）速率下與I2C從設(shè)備進(jìn)行通信，速率分別為400 Kbps或1 Mbps。在這類混合模式總線中，I3C主設(shè)備仍能在相同總線上以高至20.5 Mbps的較高速率與I3C從設(shè)備進(jìn)行通信。換句話講，當(dāng)將I2C設(shè)備與I3C總線相連時，總線的最高工作速率會降至20.5 Mbps，而不是26.7 Mbps。

正如所見到的那樣，純I3C總線支持具有較高性能的HDR和雙數(shù)據(jù)速率模式，與已有選項(xiàng)相比，能顯著改善性能和能耗效率。I3C還支持多個主設(shè)備，動態(tài)尋址，命令碼兼容，以及高級功耗管理的統(tǒng)一方法，如睡眠模式等。在表1中，給出了I3C系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)速率。

表1：I3C系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)速率
**如果I2C從設(shè)備和I3C設(shè)備共存，則適用