I3C 总线通讯

dianfengqishi

I3C主要通讯协议和模式是SDR模式。SDR协议大部分是基于I2C协议的，部分引入一些显著的变更。

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I3C的START与STOP仍然是可以被I2C的START、STOP识别，但是timing稍微有些变化。

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I3C的地址头仍然与I2C的地址头在格式和信号上相匹配，但是时序上可能有变化。

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仍然沿用9bit字长，但是第9bit定义改变。

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I3C中SCL线只被Master驱动。一般情况下采用Push-Pull，但也可以是Open Drain。

正因如此，地址头、数据长度都是相同的，I3C Slave只需要知道一条发送到本设备地址的消息是否为I3C消息即可。

一条I3C消息起始于START终止与RepeatedSTART或STOP，包含全部需要传输的信息。

一条I3C消息一定是SDR模式的，如果满足下列条件：

地址头是7’h7E,广播地址，所有I3CSlave都对该地址进行响应。任何I2C设备都不会对该地址进行响应，因为在I2C中该地址是保留的。

地址头选中了动态分配地址。

所有的I3C设备都不应对广播地址以及动态地址以外的地址进行响应，而必须响应广播地址和自身动态地址，必要时候可以NACK。

1.1.1.1
I3C Slave 设备的角色

I3C Slave设备不需知道自身处在I2C总线上或是I3C总线上。如果其自身有一个I2C静态地址，那么它可以一直使用这个地址，知道被赋予一个动态地址。一旦被赋予了动态地址，它就必须作为一个I3C Slave设备工作，除非被要求重置。

在被赋予动态地址之前，I3C Slave 设备只能以I2C设备的方式工作，但是添加了以下特性：

必要时候紧接着START条件可以响应I3C广播协议。

正确处理CCC的ENTDAA和SETDASA命令。

I3C Slave的角色应当如下：

紧随START或Repeated START条件，以任何速率尝试对I3C总线上的广播地址或指向自己的地址进行响应。一旦被选中，则I3C Slave就把这一条消息当成SDR模式处理。

如果一条消息指向Slave的动态地址，那么Slave可以ACK或简单NACK这个地址头。

如果ACK，则I3C Slave以SDR模式处理这条消息。

如果NACK，则抛弃接下来的任何数据，等待下一个START或Repeated START。

如果消息是一条广播消息，且读写标识为写，则Slave需要至少处理数据中的头一个字节。

如果广播消息的数据为一个字节，则这则消息为CCC。

I3C Slave 必须处理所有可以应用的CCC命令。一条命令可能是必须的，也可能根据上下文可选的。

如果CCC命令改变了了I3C总线的模式，则I3CSlave必须以下述两种方式中的一种来处理：

如果新的模式为动态地址指定模式，并且请求的是所有I3C Slave，则当前没有动态地址的设备都要参与地址的指定；已经有动态地址的则等待动态地址指定模式的退出。

如果新的模式为HDR，则支持HDR的Slave 可以选择进入HDR，不支持HDR的设备则启动本设备的HDR退出监测器以监听HDR Exit序列的到来。

如果消息的地址头既不是广播也不是动态地址，则I3C Slave必须等待Repeated START 或是 STOP。Slave可以记录或监测总线上传输的位流，但在总线上只能进行等待。

1.1.1.2
I3C的地址头

I3C的地址头紧随着START或Repeated START。地址头的格式同I2C完全一致：7bit地址，1bit读写位，1bit应答位。

紧随着START的地址头是一个可仲裁的地址头、这意味着，START，至少地址的起始bit，以及应答位使用SDA的Open Drain模式。但是，一些可仲裁的地址头也可以使用Push-Pull模式来加速通讯速率。

紧随着Repeated START的地址头永远使用SDA的Push-Pull模式来驱动，除非有ACK/NACK例外。

使用I3C可仲裁的地址头，I3C Slave可以想Master传输以下三种请求：

In-Band 中断请求，这等同于使用额外的中断总线请求Master的介入控制。In-Band中断请求必须使用RnW位置1的设备动态地址。

Secondary Master 请求，除非I3C Slave标记为支持此功能，否则不应请求这个功能。Secondary Master 请求必须使用RnW位置0的地址头。

热接入请求，只有当I3C总线可操作时，I3CSlave才可以发出此请求。该请求使用的头地址必须为特殊的7’h02 Hot-Join。

I3C Slave只能在以下两种总线状态下发出上述请求：

1.
START起始在总线上出现，注意不是Repeated START，并且接下来是总线可用状态，SLAVE就可以传送自己的动态地址，或是Hot-Join地址，并遵循地址仲裁机制。

2.
总线处在可用状态，这时Slave就是可通过将SDA拉低来起始一个START序列

a.
如果Slave将SDA拉低后，然后Master尽快将SCL拉低，这段时间并未进行严格定义。

b.
Master也应该将SDA拉低一段时间，形成时间重叠。

c.
一旦Master将SDA拉低后，Slave就可以使用Open-Drain模式控制SDA线。

d.
此时Slave就可以传输地址了。

I3C地址仲裁

紧随着START的地址头是可仲裁的，意味着Master和Slave双方都有可能个试图驱动SDA线。这样的地址头被定义为可仲裁的地址头。

仲裁机制采用常用的Open-Drain模式。所有传输地址的设备都要遵守这一个规则：

1.
如果当前要传输的bit为0，则设备需要在SCL下降沿之后将SDA线拉低，并保持到下一个SCL 的下降沿。

2.
如果当前要传输的bit为1，设备就释放SDA线，在SCL的下降沿后将SDA置为高阻态。

a.
另外，设备需要在SCL的上升沿后监测SDA有没有变为低电平，以探测是否有其他设备在驱动SDA线。

b.
如果有其他设备驱动SDA线，导致SDA变为低电平，那么当前设备就丢失了对总线的控制权，并退出。也就是说，这时候当前设备不可再传输任何数据，而需要等待以后出现的START条件。

I3C地址仲裁优化

I3C可仲裁地址头的传输过程是可以被优化的。

前述I3CMaster 设备传送范围为7’h03-7’h7B范围的7bit动态地址，由于I3CMaster将整个9bit都视为Open-Drain模式，因此没有办法知道此时是否有别的Slave Device正在传送其地址。

注意，对于I3C Secondary Master和I3C In-Band中断请求的Slaves来说，I3C Master不必限制动态指定的地址在低半段（7’h03-7’h3F），保留地址的A6位为0.

采用了这样的做法以后，I3C Master就可以可选性得对地址进行仲裁了：

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如果I3C Master传送一个bit 1，例如传送7h’7E时，那么就可以在SCL的上升沿监测SDA的状态。如果SDA确实变为1，那么I3C Master可以将剩余的地址使用Push-Pull方式传输完。

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如果I3C Master传输一个bit 0，或者SDA被Slave 拉低，那么I3C Master必须将剩余的地址使用Open-Drain方式传输。

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如果I3C Master是单独向I3C 设备传输数据，那么可以将SCL的脉冲宽度降低到50nS以下，结果是I2C设备仅仅看到纵向上的0。降低脉冲宽度获得了更快的数据传输速率，因为Open-Drain的仲裁机制仅仅是将低电平延长了。

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如果I3C Master希望想I2C设备传输数据，那么它必须使用低速的I2C时序来完成。

Master使用I3C Slave 地址启动一帧传输的序列

I3C Master通常应使用7’h7E或是I2C 的静态地址。

两种情形下，地址都可能被仲裁，所以Master必须监测总线上是否有IBI，Mastership 请求，Hot-Join请求发生。

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如果没有发生这些请求，则按照正常流程处理即可。

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如果发生这些请求，则Master需要ACK或NACK这些请求。

如果Master使用动态地址来启动一次传输，那么需要引入特殊，因为相同的地址可能正在请求IBI，Mastership ，Hot-Join。可能有如下的情况发生：

1.
地址相同，但是RnW位不同，并且Master正在写(RnW=0）；所以Master获得控制权（Slave为IBI，RnW=1），可以正常执行。

2.
地址相同，但是RnW位不同，并且Master正在读(RnW=1);所有Master失去控制权，Master应该ACK或NACKSlave 的Mastership请求。

3.
地址和RnW都相同，这时Master和Slave都等待对方进行ACK或NACK。

a.
这是一个困境，因为Master无法得知NACK是由于上述情形导致的还是Slave主动NACK的。

b.
Master应该在Repeated START后再次发送设备地址。这样可以探测究竟是哪种情况导致了死锁的发生。

Repeated START后使用Push-Pull输出的地址头

在Repeated START后传送的地址头不应该被仲裁。也就是说，Repeated START后不应该有任何设备尝试传输自己的地址或是Hot-Join地址。

因此，如果不是发往I2C Slave的消息，应使用Push-Pull模式的SDA。接下来RnW位后的ACK/NACK永远是Open-Drain，以允许Slave ACK或被动NACK。

dianfengqishi

下一部分http://bbs.eetop.cn/thread-634476-1-1.html

hgbest

学习一下啦

窜天猴

翻译的很僵硬了

CMOS_designer

窜天猴 发表于 2019-7-15 17:08
翻译的很僵硬了

楼主，你好，问个问题，I3C设置动态地址的好处是什么？

夏尔

学习学习

huatiantian

very good

457133790

好难