基于MIPI I3C规范从I2C无缝连接I3C的关键优点

摘要

对于诸多应用，如移动电话、汽车、工业控制、以
电池
为动力的移动设备、互联网等，在
传感器
连接方面采用了
I2C
串行通信协议，原因在于其简单的两线
接口
体系结构。虽然也存在其他传感器接口，如串行外围接口（S
PI
）以及通用异步
收发器
（
UART
），但I2C的使用更为常见，原因在于其实施简单，引线数低。

然而，随着采用的传感器变多，在很多情形下，一台装置中有可能含有12个或更多的传感器，系统集成变得更加困难，这是因为不间断工作组件的低功耗和高性能要求。路由选择变得日渐困难，必须要支持一些可穿戴应用要求的最大数据率。标准I2C接口采用2线结构，可创建多种应用，这类应用需要额外的边带信号，来满足高优先级中断需求，这类信号为非标准性的且与具体实施相关。在图1中，给出了一个I2C体系结构示例。

图1：基于I2C的传感器系统示例（
MI
PI 联盟）

MIPI®联盟正致力于开发名为I3C（或SenseWire）的新标准，它吸纳了I2C和SPI的关键特性，并将其统一起来。使用全面的低引线数、可扩展性、以及体系结构的支持性，MIPI I3C增强了每一方式的容量和性能。它支持移动设备、移动影响以及嵌入系统应用预计近期将需要的传感器接口结构。在本文中，介绍了MIPI I3C规范，以及从I2C无缝连接I3C的关键优点。

介绍

MIPI I3C规范的一项关键目标是，以I2C生态系统和概念为基础建立，同时保留2线串行接口结构。系统设计人能够在单个设备中连接大量传感器，同时将功耗最小化，并降低部件和实施成本。与此同时，通过利用单条I3C总线，制造商能够将来自不同供应商的多种传感器结合在一起，提供新的功能，同时支持更长的电池寿命和更为经济的系统。在图2中，给出了一个基于I3C的传感器系统示例。

图2：使用单条I3C总线的基于I3C的传感器系统示例（MIPI联盟）

I3C总线
I3C包含2线总线：串行数据（SDA）对应与双向串行数据；串行
时钟
（SCL）对应于特定的串行时钟，可用于时钟引线，或是特定高数据速率（HDR）下的数据引线。I3C总线支持不同类型消息的混合，如I2C类单数据速率（SDR）消息，它采用12.5 MHz速率的SCL时钟，以及能够实现更高数据速率的HDR消息。另外，还支持向主设备发出的带内从触发中断请求，其中可以包含申请主设备功能的请求。在规范中，还给出了关于I3C从设备之间对等通信的规定。

I3C数据率
I3C总线支持的数据率取决于总线模式或总线上的设备类型，以及其性能。仅连接有I3C设备的总线称为纯I3C总线。纯I3C总线支持从8.8 Mbps到26.7 Mbps的速率。典型情况下，纯I3C总线中的SCL时钟频率为12.5 MHz。对于同时连接了I2C和I3C设备的总线，I3C主设备能够在快速模式下（FM）和快速模式+（FM+）速率下与I2C从设备进行通信，速率分别为400 Kbps或1 Mbps。在这类混合模式总线中，I3C主设备仍能在相同总线上以高至20.5 Mbps的较高速率与I3C从设备进行通信。换句话讲，当将I2C设备与I3C总线相连时，总线的最高工作速率会降至20.5 Mbps，而不是26.7 Mbps。

正如所见到的那样，纯I3C总线支持具有较高性能的HDR和双数据速率模式，与已有选项相比，能显著改善性能和能耗效率。I3C还支持多个主设备，动态寻址，命令码兼容，以及高级功耗管理的统一方法，如睡眠模式等。在表1中，给出了I3C系统支持的数据速率。

表1：I3C系统支持的数据速率
**如果I2C从设备和I3C设备共存，则适用