El bus I3C en el sector del automóvil
¿Qué es el I3C (Circuito Integrado Mejorado)?
El I3C se lanzó en 2016 como fruto de la colaboración entre empresas electrónicas e informáticas con la Alianza para la Interfaz de Procesadores de la Industria Móvil (Alianza MIPI). El I3C añade un número significativo de funciones de interfaz del sistema, al tiempo que mantiene la compatibilidad ascendente con los dispositivos esclavos I²C existentes, mientras que los dispositivos I3C nativos admiten velocidades de datos más altas similares a SPI (Interfaz Periférica Serie). En general, I3C integra y unifica los atributos clave de I2C y SPI, al tiempo que mejora las capacidades y el rendimiento de cada enfoque con una interfaz y una arquitectura completas y escalables. La especificación también prevé arquitecturas de interfaz de sensores que la industria de los sistemas móviles e integrados necesitará en el futuro.
¿Por qué es necesario el I3C en el sector de la automoción?
Los controladores de aplicaciones suelen conectarse a sensores y periféricos mediante I2C (desarrollado por Bosch en 1982). Hasta hace unos años, éste era el método más común, rentable y sencillo de conectar periféricos a controladores, ya que había pocos sensores en dispositivos móviles y automóviles. En el mundo actual, en el que se conectan al menos 10 sistemas diferentes por controlador de aplicación, esto causa problemas. Debido al gran número de sensores en los automóviles, la conexión mediante I2C al controlador de la aplicación o al cálculo primario es cara y ya no resulta rentable. Para manejar el gran número de periféricos, debe haber varias instancias del bus I2C. Sin embargo, esto conlleva una mayor demanda de GPIO, a lo que los fabricantes respondieron con sensores más inteligentes que pueden configurarse para estar en modo de ahorro de energía y para mostrar e interrumpir sus datos, por ejemplo, cambiando un pin dedicado de bajo a ALTO en cuanto se produce una acción. Si hay 10 sensores, también hay 10 patillas GPIO.
¿Cuáles son las ventajas de I3C en la ingeniería de automoción?
I3C tiene un proceso dinámico de asignación de direcciones que estandariza un método sencillo para reconocer, enumerar y asignar direcciones. I2C, en cambio, utiliza direcciones fijas, lo que puede dar lugar rápidamente a conflictos, sobre todo cuando se utiliza un gran número de periféricos. Con SPI, cada dispositivo requiere una línea CS (selección de chip) dedicada para poder direccionarlo. Con I3C, se ha implementado una función de interrupción en banda que permite utilizar todos los GPIOs dedicados fuera de banda, permitiendo que los sensores interrumpan al host a través de una de las dos líneas I3C. Esto aporta ventajas en el esfuerzo de desarrollo y en el coste. I3C es una interfaz duradera y de baja velocidad, resultado de las necesidades de los sensores, y se utiliza allí donde se han encontrado I2C, SPI y, en muchos casos, UART.
Otra ventaja del I3C es su eficiencia energética. I2C es un bus de drenaje abierto. Cada vez que se envía un 0, hay que superar la resistencia pull up, lo que afecta a la velocidad del bus, que suele ser de 400 kHz a 1 MHz. Este proceso afecta a los procesadores de aplicación, que en relación deben permanecer activos durante mucho tiempo hasta que se leen los búferes FIFO de datos. Con I3C, el reloj se ha acelerado y se ha añadido la capacidad push / pull para no tener que superar las resistencias pull-up. Esto no sólo afecta a la eficiencia energética del diseño integrado en general, sino también a las velocidades mucho más altas de los controladores de aplicaciones, así como de los procesadores, al sondear los datos de los sensores.
Además del funcionamiento más rápido a velocidad de datos única, el I3C incluye modos de alta velocidad de datos -velocidad de datos doble y transcodificación de símbolos ternarios- que pueden admitirse opcionalmente. Estos modos de alta velocidad de transmisión de datos pueden duplicar (como máximo triplicar) el rendimiento efectivo con la misma cantidad de energía utilizada para la sincronización a 12,5 MHz, por lo que la energía en milijulios por bit empieza a disminuir a medida que se adoptan estos modos. La interfaz también es lo suficientemente rápida como para que la temporización opcional esté incorporada, de modo que el host pueda sincronizar temporalmente la adquisición de datos del sensor. Esto es importante para los sensores o las aplicaciones que dependen del tiempo de vuelo. Esto no puede hacerse de forma nativa con interfaces más antiguas, como I2C o SPI.
Todas las ventajas del I3C en el sector de la automoción de un vistazo
- Menos pines y rutas de señal (ahorro de tiempo, esfuerzo y costes de desarrollo)
- Direccionamiento dinámico (ahorro de tiempo, esfuerzo y costes de desarrollo)
- Muy bajo consumo (mayor eficiencia energética en comparación con las antiguas especificaciones de bus como SPI e I2C)
- Mayor ancho de banda (menor latencia y posibilidad de temporización opcional)
- Integra I2C y SPI en una especificación ampliada y consolidada
- Compatible con versiones anteriores
Herramientas para probar diseños I3C
El Analizador de Protocolos I3C y Adaptador de Host de Prodigy es la herramienta líder que permite a los diseñadores e ingenieros de pruebas comprobar los diseños I3C según sus especificaciones configurando el PGY-I3C-EXED como maestro / esclavo, generando tráfico I3C con capacidad de inyección de errores y descodificando paquetes de descodificación de protocolos I3C. La serie de Analizadores y Ejercitadores I3C de Prodigy incluye una versión Lite y una versión Full. La versión Lite ofrece funciones completas de análisis de protocolos, pero sólo funciones limitadas de adaptador de host / ejercitador. Con la versión completa, se puede utilizar todo el alcance del análisis de protocolos y del ejercitador, por ejemplo, la generación simultánea de tráfico de red simulado en tiempo real y el análisis de protocolos, y se pueden realizar muchos más escenarios de prueba y depuración.
