チップとシステムの通信の変革

スマートフォン、ウェアラブル、モノのインターネット（IoT）デバイス、およびその他のモバイル接続製品は、より高度で複雑になっています。設計者と開発者は、プリント回路基板（PCB）または他のシステム全体の周りに点在する周辺機器をますます使用していることに気づきます。システムにはセンサーやその他のコンポーネントがより密集しており、アプリケーションプロセッサやセンサーハブは、システムとの間でデータを制御および送信するために、インターフェースからより多くのものを必要とします。

2020年1月15日に発表されたMIPII3C v1.1インターフェイス仕様は、これらすべての周辺機器を、以前よりも高速で、システムの制御性、管理性、および整合性を高めて、アプリケーションプロセッサにリンクします（図1）。追加のバスレーン（シングル、デュアル、またはクワッド）を拡張して使用することで、I3C v1.1は、実装の複雑さ、コスト、または開発サイクルを追加することなく、100Mbpsに近い実効データレートに到達できます。また、戦略的に選択された一連の新機能により、システム全体の信頼性と復元力が向上します。

図1.MIPI I3Cシステム図（MIPIアライアンス）

I3C v1.1は、シリコンとPCBのフットプリントが小さく、周辺機器、センサー、アプリケーションの明確ですぐに利用できるエコシステムを備えた、低コストで既製の標準化されたユーティリティバスソリューションを求める今日のシステムレベルの実装者にとって理想的です。さらに、これは設計者や開発者にとって前向きなソリューションです。 MIPI I3Cは、将来のIoTデバイス、スマートフォン、ウェアラブル、その他のモバイル接続製品がもたらす次世代の課題にシームレスに適応するように設計されています。

進化する統合のニーズ

I3C v1.1の新機能がどれほど強力で完璧なタイミングであるかを理解するには、それらが定義されている開発コンテキストを確認することが重要です。

ほぼ40年前、私は ² C変換チップ通信。 1982年に「Inter-IntegratedCircuit」シリアルコンピュータバスが発明されて以来、事実上すべての世界のチップメーカーがI ² を採用しています。 短距離通信の場合はC。これは、低速周辺機器を電子システムのプロセッサに接続するための事実上のインターフェースとして長年にわたって登場しました。

しかし、ますます多様化するシステムの今日の展開の時代では、由緒あるI ² の限界 Cは明らかです。それは機能的なリソースのままですが、より複雑な製品構成やスピードの必要性が進化するにつれて、完全に信頼できるリソースではありません。設計者と開発者は、I ² を介して達成できる実際のパフォーマンスに警戒を強めています。 C.運用中のI ² をターゲットにする可能性があります たとえば、1 MHzのCですが、複雑なシステムに実装すると、達成できる実際の速度は400KHzに戻る可能性があります。

2017年は別の変革をもたらしました。 MIPI I3Cは、ほとんどのデバイスの下位互換性を維持しながら、I²Cの機能、パフォーマンス、および電力使用率を改善するために導入されました。 IoTデバイス、スマートフォン、ウェアラブル、その他のモバイル接続製品を作成する業界は、MIPI I3Cワーキンググループを通じて集まり、スペースに制約のある小さなフォームファクタでますます多くのセンサーやその他の周辺機器の統合をさらに簡素化する仕様を作成しました。目標は、多くの開発者がI ² を使用するときに対処していた重要な問題点に対処することでした。 Cおよびシリアルペリフェラルインターフェース（SPI）などの他のレガシーインターフェース（図2）。

図2.MIPII3CとI2CFM +データブロックのビットレート（Mbps（12.5 Mhzクロック））（MIPIアライアンス）

MIPI I3Cのバージョン1.0は、新しいプロトコルの重要なベースラインを確立し、この仕様は、加速度計、アクチュエーター、触覚フィードバック、赤外線または紫外線検知、近距離通信、飛行時間型カメラ、タッチなどのアプリケーションで正常に信頼されるようになりました。スクリーン、トランスデューサー、超音波センサー。新しく導入されたv1.1は、MIPII3C基盤に基づいて構築された最初のアップデートです。

新しいアプリケーションスペースのロックを解除する

ホストとデバイス間のデータ転送は、新しいバルク転送モードであるHDR-BTを含む、I3C v1.1のすべてのモード（図3）で複数のレーンにわたって実行できるようになりました。たとえば、ワイヤを2本から3本に延長すると、転送速度が2倍になり、ホストが「アウェイク」してデバイスからのデータの処理を待機する時間が短縮され、システムの消費電力が削減されます。また、より汎用的な入出力（GPIO）、より高度なプロトコル、またはより高速なタイミングの実装を必要とせずに、実装者が適切と考えるように、劇的なレートの向上を実現できます。これにより、設計者と開発者は、「常時接続」イメージングなどの高度な新しいアプリケーションに対して、選択したトレードオフを使用して、必要なスピードバンプを簡単かつコスト効率よく実現できます。

図3.MIPI I3Cマルチレーン実効ビットレート（Mbps単位）（MIPIアライアンス）

さらに、v1.1は、包括的なフロー制御、強化されたエラー検出/リカバリ、グループ化されたアドレス指定、アウトサイダーエンド転送、スレーブリセット、改善された共通コマンドコード（CCC）機能など、さまざまな主要な新機能を提供します。標準の相補型金属酸化膜半導体（CMOS）I / Oに実装され、シンプルなクロックとデータインターフェイスを利用するMIPI I3C v1.1により、ホストプロセッサは、いずれかの周辺機器で何が起こっているかを評価できます。 PCBまたはシステム。たとえば、システムの理解と熱、パフォーマンス、整合性、セキュリティ、およびその他の属性に対する説明責任の強化により、ホストコントローラーは、オーケストレーションしているシステム全体の現実の世界で何が起こっているかをよりよく理解して動作できます。 MIPII3Cが一緒にバスするように設計されたタスクとデバイスの種類。レガシーインターフェイスは特定の属性（データレート、ピン数の少なさ、組み込みのバス管理など）に合わせて選択され、共通の高レベルプロトコルを介してリンクされますが、MIPII3Cはそのようなすべての利点を提供するように設計されています。このようにして、システムは、断片化されたコレクションではなく、1つの新しい共通バスに移行できます。

さらに、v1.1で展開された新機能の幅広い適用性と魅力が連携して、I3Cをまったく新しい方法で使用できるようにします。システムインパッケージ（SiP）内、またはDIMM5（SDRAM）メモリサイドバンドチャネル、イメージングデバイス制御、サーバーシステム管理、デバッグアプリケーション通信、タッチスクリーンコマンド、通信、センサーデバイスのコマンド、制御、データ転送。

さらに、v1.1の機能により、MIPI I3Cは、製品のクリティカルパスで開発者や設計者から信頼される可能性が高くなります。また、より多くのセンサーやその他の周辺機器を備えた新しいデバイスの帯域幅需要に対応できるようにインターフェイスを配置します。 360度カメラ、スマート産業用デバイス、ロボット、ドローン。 IoTエッジデバイスでは、I3Cは、より小型で低コストのMCUパッケージ設計を可能にするために必要なインターフェイスピンの数を減らすのに役立ちます。 I3Cは、より高速で効率的なデータ転送により、消費電力を削減することもできます。これは、多くのIoTデバイスがバッテリー駆動および/または正味ゼロエネルギーであることを考えると価値があります。

標準化されたスレーブリセット機能や改善されたエラー処理とフロー制御など、MIPI I3Cワーキンググループがv1.1で有効にした多くの進歩は、Iを取得するために通常実行する必要のある欠点と追加の作業に関連していたためです。 ² CとSPIが機能するようになり、開発コミュニティはI3Cへの大規模な移行の準備が整いました。新しいバージョンは、数十年前のレガシーインターフェイスからの堅牢で適応性があり柔軟なアップグレードパスを提供します。

明日の需要を見越してすでに仕事をしている

MIPI I3Cを使用すると、自動車、PCクライアント、データセンター、ドローン、産業、IoTなど、モバイルおよびその他の複数の市場の開発者と設計者は、十分にサポートされ、活気に満ち、成長しているエコシステムを活用できます。相互運用性。システムの管理性とセキュリティをさらに高めるために、業界の連絡窓口が形成されています。たとえば、JEDEC Solid State Technology Associationは、MIPI I3CBasicバスのスーパーセットである新しい1.0vJEDEC ModuleSidebandBusの開発でMIPIと協力しました。

このMIPII3Cエコシステムは、チップおよびシステム通信におけるイノベーションの次のサイクルが開始される基盤です。企業は、MIPIアライアンスの相互運用性ワークショップと仕様開発活動を通じて参加することが奨励されています。

では、I3Cの次は何ですか？

MIPI I3Cワーキンググループは、仕様の機能セットと範囲が引き続き適切であることを保証するために努力しています。リーチの延長、さまざまな改善、自動車の要件、速度の向上、新しいマルチレーンの使用、標準化されたコネクタ、その他の機能の改良など、MIPII3Cの次のバージョンで要求される可能性のある拡張機能についてはすでに議論が進んでいます。