利用 I3C 提升嵌入式系统
I3C和IoT应用
物联网几乎涉及我们日常生活的方方面面，从家用电器到复杂的楼宇自动化和可穿戴设备。这些互联设备收集和交换数据，从根本上塑造了我们的数字生态系统。在物联网设备中，不同类型的传感器发挥着关键作用，测量、监控和传递温度、湿度、压力和距离等关键物理属性。
I3C协议为联网传感器节点提供了多种优势。它支持高速通信，在单数据速率(SDR)模式下速度高达12.5MHz。它还支持带内中断和动态寻址。在动态寻址中，中央控制器为每个连接的设备分配的地址，以防止地址冲突。与其前身I2C相比，I3C拥有更快的速度、更简单的2线接口、更高效的协议结构，并且在更低的电压下运行以降低功耗。这些改进使I3C非常适合高效管理连接网络内的多个传感器节点将具有内置I3C外设的低成本MCU集成到IoT传感器节点中作为模拟“聚合器”，可以增强整个传感器网络的功能和效率。在此设置中，MCU的片上模数转换器(ADC)用于将来自多个模拟传感器的读数转换为数字值。然后，这些数字值可以存储在MCU的内部存储器中以供进一步分析或组织起来以实现更高效的传输。聚合的传感器数据以针对系统效率优化的间隔通过I3C总线传输到主控制器。
与其他通信接口相比，I3C需要更少的引脚和电线，能够限度地降低组件复杂性、成本和功耗，因此它在基于传感器的系统中具有明显优势。对于在要求严格的物联网市场环境中探索的系统设计人员来说，具有I3C通信接口的紧凑型MCU是不可或缺的解决方案，有助于创建符合市场需求的成功物联网设备。
嵌入式设备中的多种协议和多种电压
随着技术需求的增长，嵌入式开发人员面临着越来越大的向后兼容性挑战。这种兼容性至关重要，因为它允许嵌入式系统逐步更新，而不是完全重新设计。为了帮助简化向I3C的过渡，新的通信协议解决了I2C和SMBus的限制，同时使用与I2C相同的两个引脚来传输时钟和数据，以保持兼容性。
尽管I3C旨在向后兼容I2C/SMBus协议，但I3C总线上存在I2C/SMBus设备会影响总线性能，即使对I3C设备进行了控制器优化也是如此。为了解决这个问题，带有I3C模块的MCU可以用作桥接设备，将I2C/SMBus目标设备与“纯”I3C总线隔离开来。这可以保持I3C总线的完整性，允许主I3C控制器通过桥接MCU与I2C/SPI设备通信。此外，MCU可以整合来自I2C/SMBus设备的中断，并使用带内中断将它们传输到主I3C控制器，而无需额外的引脚或信号。
嵌入式系统包含各种组件，例如MCU、传感器和其他电路。通常，这些组件需要相互连接，但它们在不同的电压域中运行。例如，模拟传感器通常在5V下运行，而I2C和SMBus等通信协议则需要3.3V。I3C总线甚至可以在1V下运行，以满足现代高速处理器的要求。
具有多电压I/O(MVIO)功能的MCU可解决电压不兼容问题，无需使用电平转换器。此功能使I3C和I2C/SMBus总线能够同时在不同电压下运行。例如，MCU可以在1V下运行I3C总线，同时将I2C/SMBus总线保持在更高的3.3V下，以兼容旧设备。
如图1所示，Microchip的PIC18-Q20MCU支持MVIO，提供多种通信协议，如I3C、SPI、I2C和UART，以及多三个独立的工作电压域。这种灵活性在设备使用不同协议和电压的复杂网络环境中非常有用，使嵌入式开发人员能够保留现有协议，同时确保其设计面向未来。
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图1支持MVIO的PIC18-Q20MCU提供多种通信协议，如I3C、SPI、I2C和UART，以及多三个独立的工作电压域。这为嵌入式设备可能使用不同协议和电压的网络环境提供了灵活性。
现代计算基础设施
人们很容易低估我们在日常数字生活中对数据中心的依赖程度。从进行商业和金融交易到浏览互联网、存储数据、参与社交网络、参加虚拟会议和享受数字娱乐，所有这些活动都由数据中心促成。这些中心确保我们的数据安全、互联网快速，并且我们的数字服务始终可用。
数据中心的是现代刀片服务器：一种高度先进的计算机，旨在限度地提高空间效率并大规模优化网络性能。由于其功能的关键性，每个服务器机箱内的某些系统任务被委托给边带控制器。当主处理单元专注于管理主要数据流时，边带控制器介入以增强网络性能。它建立了一个辅助通信通道来监督单个服务器刀片，并处理重要任务，例如监控系统运行状况、检测故障、发现和配置设备、更新固件以及在不中断主处理器的情况下进行诊断。这确保了平稳高效的运行。边带管理是一个关键工具，可以大大提高数据中心的可靠性、可用性和效率。
固态硬盘(SSD)也常用于数据中心存储和快速访问数据。的SSD外形尺寸，SNIA企业和数据中心标准外形尺寸(EDSFF)，已采用I3C协议进行边带通信，这是现有SMBus协议的自然升级。I3C满足了对更快性能、更高数据传输速率和更高功率效率的需求。I3C的高速通信可实现更快的总线管理和配置修改，从而增强系统响应能力。
灵活的MCU（例如PIC18-Q20系列（图2））特别适合数据中心和企业环境中的系统管理任务。这些MCU具有多两个独立的I3C接口，可以轻松连接到SSD控制器以执行系统管理任务，以及通过边带连接连接到基板管理控制器(BMC)。此外，凭借内置的传统通信协议（如I2C/SMBus、SPI和UART），这些设备是当前和下一代SSD设计的理想解决方案。图2：PIC18-Q20系列可通过边带连接轻松连接到SSD和BMC控制器。
I3C日益普及
I3C协议的集成已成为嵌入式系统的推动力。增强的通信能力、更低的功耗以及与现有协议的兼容性使I3C成为下一代物联网和计算应用的基石。通过优化物联网设备和数据中心通信中的传感器功能，I3C的多功能性在集成到MCU中时可以为现代电子系统提供坚实的基础。I3C的采用正在迅速普及，从而提高了性能、可靠性和效率。