Bus I3C (Circuito Inter Integrado Mejorado)
I3C (Circuito Inter Integrado Mejorado) también se conoce como MIPI I3C y como SenseWire. I3C es la nueva norma industrial para buses de datos serie multipunto. 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). I3C añade un número significativo de funciones de interfaz del sistema, manteniendo 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). Con I3C, uno o varios dispositivos maestros pueden conectarse a uno o varios esclavos a través del bus. Prodigy Technovations es uno de los primeros fabricantes que ofrece un analizador de protocolos I3C para este fin.
¿Por qué una nueva norma?
I3C se concibió originalmente como interfaz única para todos los sensores conectados digitalmente utilizados en una aplicación móvil . Sin embargo, el bus también es adecuado para todas las aplicaciones integradas de velocidad media y superior que utilicen sensores, controladores de potencia, actuadores, MCU y FPGA. El I3C se basa en las funciones y ventajas del I2C y las mejora, al tiempo que mantiene la compatibilidad con versiones anteriores. La interfaz es útil para muchas aplicaciones, ya que proporciona una transferencia de datos de alta velocidad a niveles de potencia muy bajos, a la vez que permite el multipunto entre el procesador anfitrión y los periféricos, algo muy deseable para cualquier sistema embebido.
Objetivos para I3C de la alianza mipi:
- Estandarizar la comunicación entre sensores,
- Reducir el número de pines físicos utilizados en la integración de sistemas de sensores
- Soportar bajo consumo, alta velocidad y otras funciones críticas cubiertas actualmente por I²C y SPI
I3C la evolución de I²C
El I²C (Circuito Integrado) se desarrolló en 1982 y es un bus serie síncrono de dos hilos. Sigue siendo el estándar de la industria para soluciones de monitorización, diagnóstico y control en muchas aplicaciones integradas. I2C es fácil de implementar, tiene un bajo coste y es rápido hasta 3,4 Mbps en modo de alta velocidad (modo Hs). I2C es un verdadero bus bidireccional de dos hilos en una arquitectura maestro/esclavo con direccionamiento por software y protocolo de transmisión integrado. Sólo requiere una línea de reloj SCL (Serial Clock Line) y una línea de datos SDA (Serial Data Line).
Esto significa que un microcontrolador puede controlar varios chips con sólo dos patillas de E/S y un software sencillo. Originalmente, el bus I2C se desarrolló para interacciones entre unos pocos circuitos integrados montados en la misma placa, por ejemplo para controlar la sintonización de televisores o radios.
El gran número de sensores de los dispositivos móviles exige que los procesadores de aplicaciones y los concentradores de sensores tengan un mayor número de pines lógicos utilizados para la comunicación y el control de los sensores. En una aplicación típica, se utilizan múltiples interfaces de comunicación digital junto con líneas lógicas de soporte para señales dedicadas de interrupción y reposo. Hoy en día, ya hay más de 10 sensores incorporados en los teléfonos móviles. Se llega a un punto crítico cuando se necesitan 20 o más señales lógicas.
I2C, por ejemplo, tiene otros déficits:
- Los sensores esclavos no pueden iniciar la comunicación
- El protocolo de sobrecarga reduce el rendimiento
- Las resistencias pull limitan la velocidad del reloj y aumentan la disipación de energía
I3C comparado con otras interfaces digitales
Cuando hay que transmitir grandes cantidades de datos, otra norma de facto es la interfaz SPI (Serial Peripheral Interface). SPI requiere cuatro líneas de comunicación:
- El Reloj serie (SCLK |SCK) es emitido por el maestro para la sincronización
- La Salida Maestro, Entrada Esclavo (MOSI |SIMO)
- La Entrada Maestro, Salida Esclavo (MISO | SOMI)
- Una o varias líneas de selección de chip activas con un 0 lógico. Están controladas por el maestro. Normalmente hay una línea por esclavo. (SS Selección de Esclavo | CS Selección de Chip | STE Habilitación de Transmisión Esclavo STE | CE Habilitación de Chip)
Muchas propiedades no están claramente definidas en la norma SPI. Por lo tanto, son necesarios muchos ajustes, lo que da lugar a dispositivos incompatibles.
Con I3C, existe un método uniforme para conectar los distintos sensores. Esto evita los problemas de integración de , porque los desarrolladores ya no se enfrentan a la fragmentación de las interfaces digitales (I2C, SPI, UART,...) .
¿Qué distingue al bus I3C del bus I2C?
- Diseño que ahorra energía y espacio para dispositivos móviles (smartphones y dispositivos IoT).
- Interfaz bipolar que es un superconjunto de la norma I2C. Los dispositivos esclavos I2C más antiguos pueden conectarse al nuevo bus.
- Interrupciones en banda a través del bus serie, en lugar de requerir pines separados.
- Velocidad de transmisión de datos estándar (SDR) de hasta 12,5 Mbit/s cuando se utilizan niveles de E/S CMOS
- Los modos de Alta Velocidad de Datos (HDR) permiten un rendimiento comparable al de SPI, pero requieren sólo una fracción de la potencia del modo rápido I2C.
- Un conjunto estandarizado de códigos de instrucciones comunes
- Soporte para colas de comandos
- Detección y recuperación de errores (comprobación de paridad en modo SDR y CRC de 5 bits para modos HDR)
- Asignación dinámica de direcciones (DAA) para los esclavos I3C, pero sigue admitiendo direcciones estáticas para los dispositivos I2C heredados
- Hot-join (algunos dispositivos del bus pueden encenderse y apagarse durante el funcionamiento)
- Funcionamiento multimaestro con traspaso claramente definido
- Se pueden admitir cuatro clases de dispositivos diferentes en un bus I3C en modo estándar (SDR)
Adaptadores de host I2C / I3C y analizadores de protocolos
La serie PGY-I3C-EX-PD es la solución líder mundial para probar diseños I3C. Los dispositivos de la serie PGY-I3C-EX-PD pueden configurarse como maestro o esclavo, generar tráfico I3C con inyecciones de error y descodificar paquetes de protocolo I3C.
La serie de Analizadores y Ejercitadores I3C de Prodigy incluye una versión lite y una versión completa con todas las funciones de , así como el máximo rendimiento del hardware.
