I2C I3Cので、

こうした古いコンピュータなどの技術的成果物は、博物館への道を見つけています, しかし、いくつかの技術は、コンピュータサイエンスのための重要な要件を満たすために継続します.

ウェアラブルデバイス内, インテリジェントデバイス, ロボットとコンピュータは、I2C通信バスと呼ばれています (インター集積回路), に遡ります 1982, 電子SPI (シリアル・ペリフェラル・インタフェース), で生まれました 1979.

これらのバスは何十年もの回路とマイクロコントローラ間の近距離通信を牽引してきました. 今、彼らはインテリジェントデバイスのセンサー上の通信のための鍵のインタフェースとして機能します, ウェアラブルコンピュータ.

しかし、デバイスは、より強力なセンサーやhungriest帯域幅が装備されているので、, カメラなど 360 度, これらの時代遅れのバスは、長期的には追いつくことができません。. MIPIアライアンス規格の定義のための組織は、その後、I2Cを埋めると最も近代的な、高速なI3Cバスと交換したいとSPIはまた、新しいインターフェースに参加します.

更新は、USBからの遷移に類似しています 2.0 USB 3.0 はるかに高速, それがかかった場合でも、 35 I3CにI2Cから行くには年.

複数のセンサは、インテリジェントデバイスに統合されています, ロボット, ドローンや産業機器, そして、MIPIアライアンスは、I3Cは、エネルギーを吸収近距離通信チャネルとして機能すると述べています.

I3Cは、主に、プリント回路基板内のデータ転送のために使用されます. しかし、のIoT市場が拡大すると, 機械式センサの広い範囲から収集したデータを転送する必要性の高まりを果たします, 環境の, 生体認証と健康.

I3Cの使用はPC用センサの新しい範囲に拡大する可能性が, ドローンとバーチャルリアリティヘッドセット. これは、高解像度の画像をキャプチャするか、ロボットカー内の通信を高速化するために無人偵察機に3Dカメラを使用することができます.

新しい通信バスはまた、ウェアラブルデバイスのサイズを減らすことができます, カードや、ラズベリーパイなどのスマートデバイス. 多くのスペースは、I2Cバスによって占有されています, UART電子SPI SUラズベリーパイ, I3Cと1でそれらすべてを団結, ピンの数を減らすべき. 省スペースに加え、, また、デバイスの製造コストを削減します.

特定支持分類とセンサ機能の数, 加速度計を含みます, タッチスクリーン, フライトカメラ, 超音波センサ, トランスデューサおよびアクチュエータ, 触覚フィードバックおよび赤外線や紫外線センサー.

MIPIアライアンスは、Googleなどのメンバーを誇ります, インテル, AMD, クアルコムとソニー.

典型的な実装のI2Cと比較すると, I3Cまで消費しながら、新たなプロトコルはより多くの帯域幅を提供 10 回より少ないエネルギー. 二線式デジタル・インタフェースは、データ転送をサポート 10 Mbpsの 39,5 モードによってMbpsの, クロック周波数と消費電力レベルに.

この問題は、図に示されています 1, 典型的なマルチセンサシステムで使用されるセンサインターフェースの種々の例.

図 1 複数のインターフェースに基づくセンサシステム (ソース: MIPIアライアンス)

MIPIアライアンスは、I3Cのためにリリースしました, I2CとSPIの属性を組み込ん仕様, 単一インタフェースにこれらのインタフェースの利点を含む代替インタフェースとして. I3Cを使用することにより, システム設計者は、簡単に複数のセンサを接続することができます, エネルギー消費を削減しながら、, 部品や実装コスト. フィギュア 2 I3Cサンプルに基づいてセンサシステムを示します.

図 2 バスを使用していますI3CのI3Cに基づくセンサーシステム (ソース: MIPIアライアンス)

純粋なI3CバスはHDRモードと倍速をサポートしています, マルチマスタをサポート, 動的アドレス, コマンドコードと高度な電力管理に均一なアプローチとの互換性, スリープモードなど.

バスI3Cとデバイスの役割を設定します

I3C標準は、デバイスのための5つの役割を定義します:

• メインマスター, バスや機能を制御I3C, それは二次マスタにバスの所有権および転送の制御を含みます.

• 二次マスター, これはバスI3Cの一時的な制御を取得, これは、メインのマスターからの許可を必要とし、統制活動、一度メインマスターに制御を渡します。.

• 奴隷, 誰マスターI3Cから共通または個別のコマンドに答えます.

• スレーブピア・ツー・ピア, 相互作用のマスターことなく、他のスレーブによって読み書きすることができます.

• I2Cスレーブ, バスI3Cに存在するレガシーデバイスのためのI2C, マスタデバイスが通信可能ではなく、速度と限られた容量のI3C.

MIPI仕様I3Cは、デバイスの種類ごとに異なる責任を定義します, こうした仲裁SDA管理など, アドレスの動的割り当て, ホット参加機能, 能力HDRマスターとスレーブ.

• 複数のデバイスが同時に送信する場合SDAアービトレーションは、バスの特性を解きます. I3Cは、調停プロセスの間SDAラインを使用し、オープンドレイン共通のアプローチを、以下. マスターは、一般的に仲裁SDAを管理します.

• ダイナミックアドレスの割り当て: I3C主マスタは、各デバイスに一意のアドレスを割り当てます, バスが初期化されるとき、または新しいデバイスがバス構成I3Cに接続されている場合.

• クイック組合の機能: スレーブは、バスがオンになっているとI3Cを接続することができなくアクティブ化以降の追加時にアクティブにしてはいけません. これらのスレーブの活性化は、熱結合として知られており、それが必要なとき、スレーブに動的アドレスを割り当てるマスターを可能にされます.

• キャパシティ・マスターとスレーブHDR: マスタとスレーブは、高いデータレートをサポートすることができます 16,84 ビット / sおよびオーバーマスターとして定義されています / スレーブHDR.

これは、開発者は任意のモバイル製品のための革新的なデザインを作成するために前例のない機会を提供しています, スマートフォン, ウェアラブルデバイスへ, 自動車の安全システムに.

技術は私の上に実装されています / O CMOS標準.

インクルード 特定のI3Cは、ごく最近早期にリリースされたされました 2017 そしてそれは、使用中の困難を削減するセンサーとインタフェースする一貫した方法を約束します, 今日、彼らはUARTを使用することができます, SPI、I2C. で 2013, MIPIアライアンスは、I2CとSPIの最高の機能を維持するだろう、センサの一般的な標準に仕事を始めました, しかし、センサーの統合を向上させる機能を追加しました. 描画することで、共通の標準を提供することに加えて, I2CとSPIに比べI3Cの全体的な利点は、低導入コストを含めます; I3Cは、センサ自身の中に非常に小さなスペースを必要とし. I3Cはまた、通信速度の高速化、低消費電力化を提供しています; 全て

I2Cとの下位互換性を維持. MIPIアライアンスによると、, “標準センサインタフェースMIPI I3Cは、統合されたセンサシステムのためのターニングポイントであります. これは、I2Cに加えて、機能のスーパーセットを建て (2線式) 現在SPIバスを必要とするセンサの使用のケースを満足することが可能な高速モードにおける追加の既存のデータと (4線式). “

I2Cは、フィリップスによって初めて作成されます (ORA NXP) で 1982. マイクロコントローラ用 (MCU), I2Cは、多くの場合、汎用Iを管理するために使用されます / ザ・ (GPIO) すべてのピンは、他のことに使用されている場合には. 但し, I2Cは、20年以上にわたって有意なアップデートがなかったし、, 物事のアプリケーションをインターネットで使用されているので、多くのセンサ、今日で (IoT), I3Cが期待されたことがわかります.

図 3 I3CとI2Cの比較: エネルギーとビットレートの消費. (ソース: MIPIアライアンス).

I3Cは、歴史的にUARTを使用しているすべてのものに適しています, SPIまたはI2Cとは、例えば、センサなど多くのコンポーネントを接続するために使用されます, 表示, 常にアクティブカメラ (低解像度), コントローラ, 静電容量センサ, モバイルアプリケーション, トランスデューサ, 音響, その他の周辺機器. I3Cは、インターフェイスを維持します 2 I2Cに存在するワイヤ. インバンド割り込みとしなければならないI2C臨界点でいくつかの歴史家とのI3Cのお得な情報, 動的アドレス, マルチマスターとコマンドコードと共通のコマンドの標準化の管理. 私は詐欺ホット参加problemi, I2Cでのエラー検出とエラー回復もI3Cで解決されました. を超えるデータ伝送速度を提供しながら、I3Cはまた、エネルギー消費量が低減されています 12,5 メガヘルツと比較 400 kHzのI2C.

表 1: I3C MIPIセンサのインターフェースは、センサーの統合を改善するいくつかの新機能をサポートしています. (ソース: MIPIアライアンス).

新しい仕様のI3Cとバス簡易データ

I3Cは、提携MIPIによって開発されました (モバイル業界プロセッサインタフェース) そして特にモバイルデバイスでの将来性への相互接続の要件を満たすことを意図しています, 物事と高度なセンサーや周辺機器の増加を取り入れたウェアラブルコンピューティングデバイスのインターネット.

具体的なMIPI I3Cは、組み込みシステムで複数のデバイスを一緒に接続するための新しい統一規格でスケーラブルなインターフェイスにI2CとSPIの機能を兼ね備えました, 使用ピンの最小値と, 電源管理とデータ速度の新機能や改善.

センサーワーキンググループMIPI, これは、システムやASICサプライヤの大手メーカーの多くで構成します, 共同それは、特定のI3Cを定義し, ピンの数を減らすことによって、可能な限り既存のインターフェイスを再利用するために, インバンド割り込みを提供, 電力使用と設計コストを削減, そして、帯域幅の増加.

I3Cは、成熟した、標準のI2Cに新しい機能を開発します, センサまたは他の周辺装置からのデータの多くをサポートすることができる新たなデータ伝送高速モードとして, だけでなく、ホストマイクロコントローラに接続された多数のデバイスの比較的大規模なネットワークのためのより良いサポート.

さらに, I3Cは、SPI埋め込まブロードバンドなどのシリアル・インタフェースと競合することができます, それでもI2C前としてのみ2本のワイヤを使用しています. I3C標準は、I2Cとの下位互換性があります, その後、I2Cインタフェースを備えたレガシーデバイスは、バスI3Cに接続することができます, しかし、新しいハードウェアが必要とされています (ホストコントローラ側のデバイスの両方に) 完全帯域幅を利用し、そのI3C他の利点を提供します.

I3Cは、より速い速度を提供します, より高いエネルギー効率, ネットワークSPIマルチデバイスと2つだけの鎖を使用して、ホストマイクロコントローラに接続されたセンサの比較的大きなスイートのサポートではなく、無線センサネットワークとのIoTアプリケーションで豊富なデータセンサの増加量を運ぶ比較して低減ピンカウント.

I3Cは、任意のタイプのデバイスを扱うことができ、単一の一貫したインターフェースとシリアル・バスのパノラマを統一する可能性のある方法として、MIPIのセンサーワーキンググループによって開発されました, センサのすべてのタイプを容易に組込みシステムに統合することを可能にします.

その目的は、簡単かつ高速でワイヤI2Cの数が少ないとSPIのエネルギー効率を組み合わせることです, 沿ってこれらの人気の規格の両方を組み合わせて、追加のケーブルが中断を必要とせずに、このようなインバンド割り込みサポートなどの強力な新機能を追加します, 高度な電力管理及びバス上の個々のチップの動的ルーティング. I3C既存のデバイスのI2Cとの大部分は、下位互換性を維持しながら、それはすべてこれを行い.

今日はダースセンサまで含めることができ、一般的なスマートフォン, かつ広範な技術の採用とMEMSセンサなどのコストの削減は、これらのデータは、はるかに複雑で豊かな生産されていることを意味し.

それはSPIまたはI2Cのような今日の使い慣れたインタフェースの機能を拡張された中央コントローラ上のすべてのこれらのデータを移動します, これはI3Cが解決するために主に設計された問題があります. I3Cは組み込み、インターフェイスや包括的かつスケーラブルなアーキテクチャと機能と各アプローチのパフォーマンスを向上させながら、I2CとSPIのキー属性を統一することを目指して.

使用中の典型的なシステム今日はI2CとSPIデバイスの組み合わせを使用することができます, SPI用の3本のワイヤを有します, I2Cのための2本のワイヤ, SPIデバイスの各選択ラインのための別のワイヤ, 各周辺機器の割り込みラインプラス.

この複雑さは、急速に近代的なセンサに追加され、I3Cスイートはわずか2本のワイヤでダース以上のワイヤを交換することを目指して, ホスト装置に接続された専用の割り込みラインを必要とせずに、割り込み機能バンドを提供します, デバイス市場におけるこれらの異なる規格間のフラグメンテーションを減らします, ホストデバイス上のピンを解放します, PCBのエンジニアリングを簡素化し、より小さなデバイスを作ります, だけでなく、最高の速度を提供 27 メガビット毎秒.

I3Cは、マルチマスターのサポートが含まれて: バス上のデバイスがマスタの役割を要求することができ、この手段, したがって、バス・アーキテクチャは、単一の固定されたマスタ装置およびスレーブ装置の数に限定されるものではありません.

デバイスは、マスタとスレーブとの直接通信の両方とすることができます “ピアツーピア” この交換に関与すべきであるバス上のデバイス間のI3Cは、マスタ・デバイスを生じることなく可能です. I3Cはまた、動的アドレス指定紹介します, ホット参加し、高度な電源管理のための統一的なアプローチ, そのようなスリープモードなど.

バス上のデバイスをオンにすることができ、オフとバスがI3Cオンされたときにアクティブにするべきではありません. 彼らは、後でバス上で追加または最初にリンクされますが点灯していないことができます, 何のバス負荷の問題ありません.

このホット参加機能, USBデバイスと同様に, それはバスに到着したときに、マスタデバイスがスレーブデバイスに動的アドレスを割り当てることが可能, センサーや周辺機器が電力を節約するためにオン・オフされたときに、それがエネルギー効率のための利点を持っています, 取り外し可能なモジュールおよびホットスワップ可能を可能にすることに加えて.

動的アドレス構成は、バス上のマスタデバイスは、各デバイスに一意のアドレスを割り当てることを意味します, バスが初期化されるとき、または新しいデバイスがI3Cすでに設定バスに接続されている場合. IPネットワークで、今ユビキタス動的ホスト構成として、, このアドレス自動設定は、ハードウェア構成、潜在的にはるかに簡単I3Cを作ります, 固定アドレスとハードウェアデバイス間の競合を解消.