Le bus I3C dans le secteur automobile
Qu'est-ce que I3C (Improved-Inter-Integrated-Circuit) ?
I3C a été publié en 2016 en collaboration entre les entreprises d'électronique et d'informatique et la Mobile Industry Processor Interface Alliance (MIPI Alliance). I3C ajoute un nombre considérable de fonctions d'interface système tout en maintenant la compatibilité ascendante avec les appareils esclaves I²C existants, tandis que les appareils I3C natifs supportent des débits de données plus élevés, comme le SPI (Serial Peripheral Interface). En général, I3C intègre et unifie les attributs clés d'I2C et de SPI tout en améliorant les capacités et les performances de chaque approche avec une interface et une architecture complètes et évolutives. La spécification prévoit également des architectures d'interface de capteur dont l'industrie des systèmes mobiles, influencée par les appareils mobiles et embarqués, aura besoin à l'avenir.
Pourquoi est-il nécessaire d'utiliser I3C dans le secteur automobile ?
Les contrôleurs d'application sont généralement connectés aux capteurs et aux périphériques via I2C (développé par Bosch en 1982). Jusqu'à il y a quelques années, il s'agissait de la méthode la plus courante, la plus rentable et la plus simple pour connecter les périphériques aux contrôleurs, car les appareils mobiles et les automobiles ne disposaient que de peu de capteurs. Aujourd'hui, avec au moins 10 systèmes différents connectés par contrôleur d'application, cela pose des problèmes. En raison du grand nombre de capteurs dans les automobiles, la connexion via I2C au contrôleur d'application ou au calcul primaire est coûteuse et n'est plus rentable. Pour gérer le grand nombre de périphériques, il faut disposer de plusieurs instances du bus I2C. Mais cela entraîne une augmentation de la demande de GPIO, ce qui a poussé les fabricants à réagir en proposant des capteurs plus intelligents qui peuvent être configurés pour être en mode d'économie d'énergie et pour afficher et interrompre leurs données, par exemple en faisant passer une broche dédiée de Low à HIGH dès qu'une action se produit. S'il y a 10 capteurs, il y a aussi 10 broches GPIO.
Quels sont les avantages de l'I3C dans la technologie automobile ?
I3C dispose d'une méthode dynamique d'attribution d'adresses, dans laquelle une méthode simple de reconnaissance, de listage et d'attribution d'adresses est standardisée. I2C, en revanche, utilise des adresses fixes, ce qui peut rapidement conduire à des conflits, en particulier lors de l'utilisation d'un grand nombre de périphériques. Avec SPI, chaque appareil a besoin d'une ligne CS dédiée (Chip Select) pour que l'appareil puisse être adressé. Pour I3C, une fonction d'interruption dans la bande a été implémentée, permettant d'utiliser tous les GPIO hors bande dédiés, avec lesquels les capteurs peuvent interrompre l'hôte via l'une des deux lignes I3C. Cela permet de réduire les efforts de développement et les coûts. I3C est une interface durable à faible vitesse qui résulte des exigences des capteurs et qui est utilisée partout où I2C, SPI et dans de nombreux cas UART ont été trouvés.
Un autre avantage de l'I3C est l'efficacité énergétique. I2C est un bus à drain ouvert. Chaque fois qu'un 0 est envoyé, la résistance Pull Up doit être surmontée, ce qui a un impact sur la vitesse du bus, qui est généralement de 400 kHz à 1 MHz. Ce processus a un impact sur les processeurs d'application qui, en comparaison, doivent rester actifs pendant longtemps jusqu'à ce que les données du tampon FIFO soient lues. Dans le cas de l'I3C, l'horloge a été augmentée et la capacité Push / Pull a été ajoutée afin que les résistances Pull-Up ne doivent pas être surmontées. Cela a un impact non seulement sur l'efficacité énergétique de l'ensemble du design embarqué, mais aussi sur les vitesses beaucoup plus élevées des contrôleurs d'application ainsi que des processeurs, lors de la récupération des données des capteurs.
En plus d'une opération plus rapide avec un seul débit de données, I3C comprend un mode de débit de données élevé - double débit de données et transcodage avec des symboles ternaires - qui peut être pris en charge en option. Avec ces modes à haut débit de données, la même quantité d'énergie utilisée pour la synchronisation à 12,5 MHz permet de doubler (max. tripler) le débit effectif, de sorte que l'énergie en millijoules par bit commence à diminuer avec l'adoption de ces modes. L'interface est également suffisamment rapide pour qu'un contrôle de temps optionnel soit intégré, de sorte que l'hôte puisse synchroniser la collecte de données du capteur dans le temps. Ceci est important pour les capteurs ou les applications qui se basent sur les temps de vol. Avec des interfaces plus anciennes comme I2C ou SPI, cela ne peut pas se faire de manière native.
Aperçu de tous les avantages de l'I3C dans le secteur automobile
- Moins de broches et de chemins de signaux (temps, efforts et économies de coûts lors du développement)
- Adressage dynamique (temps, efforts et économies de développement)
- Très faible puissance (meilleure efficacité énergétique par rapport aux anciennes spécifications de bus comme SPI et I2C)
- Bande passante plus élevée (latence plus faible ainsi que possibilité de temporisation optionnelle)
- Intègre I2C et SPI dans une spécification étendue et consolidée
- Compatible avec la baisse
Outils pour tester les conceptions I3C
L'analyseur de protocole I3C et adaptateur hôte Prodigy est l'outil leader qui permet aux concepteurs et aux ingénieurs de test de tester les conceptions I3C selon leurs spécifications en configurant PGY-I3C-EXED en tant que maître / esclave, en générant le trafic I3C avec une fonction d'injection d'erreurs et en décodant les paquets du protocole I3C. La série d'analyseurs et d'exerciseurs I3C de Prodigy comprend une version Lite et une version complète. La version Lite offre toutes les fonctions d'analyse Protcol mais seulement des fonctions limitées d'adaptateur hôte / exerciseur. La version complète permet d'utiliser toute l'étendue de l'analyse de protocole et de l'exerciseur, par exemple la génération simultanée du trafic réseau simulé en temps réel et de l'analyse de protocole, ainsi que de nombreux autres scénarios de test et de débogage.
