I³C

I³C（Improved Inter-Integrated Circuit，改进型 I²C 总线）是 MIPI 联盟推出的新一代串行总线标准，旨在兼容传统 I²C 的同时，提供更高的数据速率、更低的功耗以及更丰富的功能。I³C 被设计为一种通用的芯片间通信接口，可以在传感器、SoC、移动终端和 IoT 设备中替代 I²C 和部分 SPI 应用。它最大的特点是 完全兼容 I²C 引脚（SCL 与 SDA），同时引入更高效的总线协议和动态寻址机制。

1. 物理结构

I³C 同样只需要两条信号线：

• SCL（时钟线）
• SDA（数据线）

与 I²C 一样，I³C 的总线也采用开漏结构支持多主多从。但在高速模式下，SDA 可以切换为 推挽驱动，提高传输速率和功耗效率。I³C 仍保持与 I²C 器件的兼容性，因此 I²C 设备可以与 I³C 设备共存于一条总线上。

主机 ───┬── SDA ──┬── 从机1 (I³C)
       │         ├── 从机2 (I²C)
       └── SCL ──┴── 从机3 (I³C)

2. 帧格式

I³C 继承了 I²C 的起始位、停止位概念，但帧结构更灵活，支持 命令码、动态地址分配 和 高速突发传输。

┌─────┬─────────────┬──────────┬─────────┬────┐
│ 起始 │ 设备地址+R/W │ ACK/NACK │ 数据字节 │ 停止│  （I²C 兼容模式）
└─────┴─────────────┴──────────┴─────────┴────┘

┌─────┬───────────────┬─────────┬─────┐
│ 起始 │ 命令码/动态地址 │ 数据突发 │ 停止 │   （I³C 专用模式）
└─────┴───────────────┴─────────┴─────┘

• 起始/停止位：与 I²C 相同，用于通信边界标识。
• 命令码（CCC，Common Command Codes）：I³C 定义了一组标准命令，用于设备枚举、配置、动态寻址。
• 动态地址分配：主机可在运行时给每个设备分配地址，而不是固定硬件地址。
• 高速突发模式：采用推挽传输，提高吞吐率。

3. 原理

I³C 的核心改进在于 带宽与灵活性：

1. 兼容 I²C：I³C 可在总线上识别并兼容 I²C 设备，以较低速率与其通信。
2. 动态寻址：不同于 I²C 的固定地址，I³C 设备在上电时通过 “热插拔” 或 “总线管理” 获取动态地址，避免地址冲突。
3. 高速传输：在数据阶段允许 SDA 采用推挽输出，而非开漏，大幅提升传输速率（最高可达 12.5 Mbps）。
4. 带内中断（In-Band Interrupt, IBI）：设备可以通过 SDA 线直接向主机发起中断请求，无需额外引脚。
5. 热插拔支持：设备可在总线上动态加入/退出而无需重启系统。

4. 硬件协议

I³C 协议在物理层和链路层上做了很多优化：

• 物理层：与 I²C 相同的引脚定义，但允许 SDA 推挽驱动。
• 链路层：新增 CCC 命令，统一配置和管理设备。
• 设备类型：支持 I²C legacy 设备与 I³C native 设备共存。
• 仲裁机制：类似 I²C 的线与仲裁，保证多主环境下通信安全。

5. 参数

I³C 在速率和功能上远超 I²C，主要参数如下：