I3C Introduction

I3C ：Improved Inter Integrated Circuit ，是 MIPI（Mobile Industry Processor Interface）移動產業處理器接口聯盟推出的改進型 i2c 總線接口。

傳感器在手機等移動產品中的快速發展，帶來了新的設計挑戰。因為沒有統一的方法來連接物理傳感器，設計師面臨的數字接口碎片包括 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 GPIO 數量和更多 PCB 層的系統成本。

隨著時間的推移和傳感器數量的增加，這種情況變得越來越難以控制。

MIPI I3C 接口的開發旨在簡化移動無線傳感器系統的設計架構，為傳感器提供快速、低成本、低功耗的二線數字接口。

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（通知主控來讀數據）。

I2C 和 I3C 主要區別如下：

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，來告訴主控數據已經準備好。I3C 允許從設備直接在總線上產生中斷，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 擴展地址。
4. I2C 的從設備是靜態地址，I3C 是動態地址，由主設備給從設備分配動態地址。
5. 由于支持帶內中斷，所以涉及到從設備的優先級，一般動態設備號較低的，優先級較高，中斷就優先響應。（也是靠線與的特性）
6. I3C 支持使用推挽輸出的 GPIO，增強驅動能力，只不過需要特殊設置。

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 都變為 I3C 兩根線：

I3C 關鍵特性

Mbps 是數據流量單位，而 MHz 是頻率單位，注意區分哦。

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 = 128 KB = 0.125MB。

I2C 和 I3C 關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 12.5 MHz。
2. I3C 同一總線上共存的傳統 I2C 設備（有一些限制）。
3. I3C 動態尋址，同時支持傳統 I2C 設備的靜態尋址。
4. I3C 總線支持傳統 I2C 通訊。
5. 類似 I2C 的單數據速率消息傳輸（SDR）。
6. I3C BASIC 不支持：可選的高數據速率消息模式（HDR）。
7. 多點功能。
8. 多主功能。
9. 帶內中斷支持。
10. 熱連接支持。
11. I3C BASIC 中不支持：同步計時支持和異步計時沖壓。
12. secondary master support。
13. 不支持 I2C master。
14. 不支持從機 clock stretching。
15. 每個 I2C 從機設備需要有 50ns spile filter on SCL。
16. 現在還沒有太多的 I3C 設備出現在市場中，未來十年慢慢會普及。

I3C

I3C 支持許多傳統 I2C 從設備，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據。
2. Private/Typical messages: 使用動態地址將消息發送到從機。
3. 廣播消息：發送給總線上的所有從機（例如：ENTDAA）。
4. 直接消息：發往特定從屬設備的消息（例如：SETDASA）。

High Data Rate (HDR) Modes

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

SDR Mode 作用

1. SDR 模式是 I3C 總線的默認模式。
2. 用于從當前主設備到從設備的專用消息傳遞。
3. 用于進入其他模式、子模式和狀態。
4. 用于內置功能，如通用命令（CCC）、帶內中斷，以及通過分配動態地址從I2C 過渡到 I3C。
5. 在程序和條件方面與 I2C 協議【NXP01】非常相似，因此 I3C 設備和許多傳統 I2C 從設備（但不是 I2C 主設備）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 模式嚴格遵循 I2C 規范中的定義。
7. 所有 I3C 從機將正確忽略從 I3C 主機到 I2C 從機的 I2C 通信，因為 I3C 協議旨在允許 I2C 通信。
8. 大多數傳統 I2C 從設備無法看到從 I3C 主設備到 I3C 從設備的 I3C 通信量，因為 I2C 尖峰濾波器對 I3C 的更高時鐘速度不透明。

I3C Master Device

I3C Slave Device