數據傳輸發生在以“START”字段開始的幀內,隨后跟著的是目標從設備地址、數據,最后是“STOP”字段。要想進入HDR模式,需向所有從設備發送專門的廣播地址數據頭,隨后跟著的是高數據速率模式讀/寫命令和數據。高數據速率模式采用退出模式協議來結束。使用“START”后的數據頭,可實現總線仲裁特性。命令碼稱為公用命令碼(CCC),用于管理設備,并進入高數據速率模式。在任何時候,I3C僅允許一個主設備控制I3C總線。在規范中,給出了從一個設備切換至另一設備的主設備功能切換機制。
I3C總線配置和設備作用
I3C總線包含5種不同的設備特性:
一級主設備:用于控制I3C總線和功能;包括總線所有權控制以及切換至二級主設備。
二級主設備:獲取對I3C總線的臨時控制;需要來自一級主設備的許可;完成控制任務后,將控制交回到一級主設備。
從設備:這類設備的行為相當于I3C主設備的從設備,與來自主設備的公用命令或單獨命令對應。
對等從設備:能夠直接寫入到另一從設備或從另一從設備讀取數據的設備,無需與主設備的交互。
I2C從設備:I3C總線中的傳統I2C設備;I3C主設備能夠有條件地與這類傳統設備進行通訊;對速度和容量存在限制。
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圖3:I3C系統中的總線設備
在MIPI I3C規范中,定義了適用于每一類型設備的不同特性,如管理SDA仲裁,動態地址分配,熱接入特性,HDR主設備和從設備性能。
管理SDA仲裁:當多個設備同時進行傳輸時,就需要用到仲裁,來解決總線的所有權問題。在仲裁過程中,I3C采用了SDA線,以及漏極開路方法。典型情況下,主設備負責SDA仲裁管理。
動態地址分配:對于與I3C總線相連的每一設備,均需要用于后續事務的獨特地址。該地址由I3C一級主設備分配,在總線的初始化過程中分配,或是當新設備連接至現有已配置I3C總線時分配。該過程稱為動態地址分配。
熱接入特性:對于將在I3C首次加電時激活的所有從設備,并不需要該特性。這種特性出現在兩種情形:1)在隨后將部分從設備實際連接到總線中,或是這類設備已存在,但尚未激活;2)在總線處于活動狀態后的一段時間后為這類設備加電。在總線中激活這類從設備的過程稱為熱接入。使用熱接入特性,當從設備發出請求時,主設備能夠將動態地址賦予從設備。
HDR主設備和從設備性能:主設備和從設備均支持高數據速率,如MIPI I3C規范中定義的16.84 Mbps和更高的速率,稱為HDR主設備/從設備性能。
I3C使用案例示例
圖像傳感器
目前,很多系統采納了流行的MIPI攝像機串行接口(CSI-2)協議,用于連接多種圖像傳感器,基于I2C協議的旁帶控制通道用于攝像機控制接口(CCI)。按照預期,對于與SOC的連接,將采用I3C。采用這一新的配置,能夠減少引線數,并簡化系統實施,如圖4所示。
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圖4:將I3C和MIPI CSI-2協議用于攝像機控制接口
圖像傳感器能夠利用I3C較高的性能來進行控制信息通信,并傳輸實際圖像數據。這類使用與具體情形有關,按照預期,這類使用對于始終工作的圖像感知應用來說十分有用,在所述應用中,需要低帶寬像素分辨率。很可能的情況是,我們會見到支持I3C的圖像傳感器,其中,僅將其用作像素通信的數據路徑。
傳感器子系統
在圖5中,顯示了SOC總線子系統中的I3C主設備。IP子系統中的模型十分類似于在當前設計中使用I2C主設備的方式,能夠以最小風險方便地遷移至I3C總線。
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圖5:基于AMBA的I3C子系統