I3C Introduction

I3C ：Improved Inter Integrated Circuit ，是 MIPI（Mobile Industry Processor Interface）移動產(chǎn)業(yè)處理器接口聯(lián)盟推出的改進(jìn)型 i2c 總線接口。

傳感器在手機(jī)等移動產(chǎn)品中的快速發(fā)展，帶來了新的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。因?yàn)闆]有統(tǒng)一的方法來連接物理傳感器，設(shè)計(jì)師面臨的數(shù)字接口碎片包括 I2C、SPI 和 UART 等。

除了主接口，還可能需要其他信號，例如專用中斷、芯片選擇信號(SPI)，啟用和睡眠信號。這會增加所需的主機(jī) GPIO 數(shù)量和更多 PCB 層的系統(tǒng)成本。

隨著時間的推移和傳感器數(shù)量的增加，這種情況變得越來越難以控制。

MIPI I3C 接口的開發(fā)旨在簡化移動無線傳感器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)架構(gòu)，為傳感器提供快速、低成本、低功耗的二線數(shù)字接口。

框架如下：

表 1 列出了 I3C 尋址傳感器的示例類別。

翻譯一下：

是否需要額外中斷線（通知主控來讀數(shù)據(jù)）。

I2C 和 I3C 主要區(qū)別如下：

1. I2C 雖然也是兩條線，但是很多時候傳感器需要一條額外的中斷線，來告訴主控?cái)?shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備好。I3C 允許從設(shè)備直接在總線上產(chǎn)生中斷，不再需要一條額外的中斷線。
2. I2C 傳輸速度最高 3.4MHz，I3C 可以 12.5MHz +。
3. I3C 向下兼容 I2C，但不兼容 10bit 的 I2C 擴(kuò)展地址。
4. I2C 的從設(shè)備是靜態(tài)地址，I3C 是動態(tài)地址，由主設(shè)備給從設(shè)備分配動態(tài)地址。
5. 由于支持帶內(nèi)中斷，所以涉及到從設(shè)備的優(yōu)先級，一般動態(tài)設(shè)備號較低的，優(yōu)先級較高，中斷就優(yōu)先響應(yīng)。（也是靠線與的特性）
6. I3C 支持使用推挽輸出的 GPIO，增強(qiáng)驅(qū)動能力，只不過需要特殊設(shè)置。

如果所有 sensor 器件都采用 I3C 通信接口，連接將變的很簡單，如下圖，所有的 SPI 、UART 、I2C 都變?yōu)?I3C 兩根線：

I3C 關(guān)鍵特性

Mbps 是數(shù)據(jù)流量單位，而 MHz 是頻率單位，注意區(qū)分哦。

Mbps 是 Million bits per second 的縮寫，1 Mbps代表每秒傳輸 1048576 位（1Mb=1024Kb=1024*1024bit），即每秒傳輸1,048,576 / 8 = 131,072 字節(jié) = 128 KB = 0.125MB。

I2C 和 I3C 關(guān)于功耗和傳輸速率的對比：

1. I3C 使用推挽功能的雙線串行接口，速度可達(dá) 12.5 MHz。
2. I3C 同一總線上共存的傳統(tǒng) I2C 設(shè)備（有一些限制）。
3. I3C 動態(tài)尋址，同時支持傳統(tǒng) I2C 設(shè)備的靜態(tài)尋址。
4. I3C 總線支持傳統(tǒng) I2C 通訊。
5. 類似 I2C 的單數(shù)據(jù)速率消息傳輸（SDR）。
6. I3C BASIC 不支持：可選的高數(shù)據(jù)速率消息模式（HDR）。
7. 多點(diǎn)功能。
8. 多主功能。
9. 帶內(nèi)中斷支持。
10. 熱連接支持。
11. I3C BASIC 中不支持：同步計(jì)時支持和異步計(jì)時沖壓。
12. secondary master support。
13. 不支持 I2C master。
14. 不支持從機(jī) clock stretching。
15. 每個 I2C 從機(jī)設(shè)備需要有 50ns spile filter on SCL。
16. 現(xiàn)在還沒有太多的 I3C 設(shè)備出現(xiàn)在市場中，未來十年慢慢會普及。

I3C

I3C 支持許多傳統(tǒng) I2C 從設(shè)備，I3C 有兩個模式：SDR Mode、HDR Modes

Single Data Rate (SDR) Mode。

1. 僅在時鐘的一個邊緣傳輸數(shù)據(jù)。
2. Private/Typical messages: 使用動態(tài)地址將消息發(fā)送到從機(jī)。
3. 廣播消息：發(fā)送給總線上的所有從機(jī)（例如：ENTDAA）。
4. 直接消息：發(fā)往特定從屬設(shè)備的消息（例如：SETDASA）。

High Data Rate (HDR) Modes

1. 雙數(shù)據(jù)速率（HDR-DDR）模式：使用與SDR模式相同的信令（即與12C協(xié)議沒有顯著區(qū)別），但運(yùn)行速度約為 SDR 速度的 2 倍。
2. 通過在兩個時鐘邊緣傳輸數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)更高的速度。
3. Ternary Symbol Legacy (HDR-TSL) Mode: 更高的數(shù)據(jù)速率加上三元編碼，用于混合I2C和I3C設(shè)備的總線。與I2C協(xié)議顯著不同。
4. Ternary Symbol Pure-bus (HDR-TSP) Mode: 更高的數(shù)據(jù)速率加上三值編碼，適用于只有I3C設(shè)備的總線。與12C協(xié)議顯著不同。
5. 三元符號有三種狀態(tài)，SCL線改變狀態(tài)，SDA線改變狀態(tài)，或兩線改變狀態(tài)。

SDR Mode 作用

1. SDR 模式是 I3C 總線的默認(rèn)模式。
2. 用于從當(dāng)前主設(shè)備到從設(shè)備的專用消息傳遞。
3. 用于進(jìn)入其他模式、子模式和狀態(tài)。
4. 用于內(nèi)置功能，如通用命令（CCC）、帶內(nèi)中斷，以及通過分配動態(tài)地址從I2C 過渡到 I3C。
5. 在程序和條件方面與 I2C 協(xié)議【NXP01】非常相似，因此 I3C 設(shè)備和許多傳統(tǒng) I2C 從設(shè)備（但不是 I2C 主設(shè)備）可以在同一 I3C 總線上共存。
6. 對于 I3C 與 I2C 共享的程序和條件，SDR 模式嚴(yán)格遵循 I2C 規(guī)范中的定義。
7. 所有 I3C 從機(jī)將正確忽略從 I3C 主機(jī)到 I2C 從機(jī)的 I2C 通信，因?yàn)?I3C 協(xié)議旨在允許 I2C 通信。
8. 大多數(shù)傳統(tǒng) I2C 從設(shè)備無法看到從 I3C 主設(shè)備到 I3C 從設(shè)備的 I3C 通信量，因?yàn)?I2C 尖峰濾波器對 I3C 的更高時鐘速度不透明。

I3C Master Device

I3C Slave Device