I3C 协议的介绍以及 在sensor 传感器中的应用和实战

最新推荐文章于 2025-06-09 14:04:40 发布
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本文将详细介绍I3C协议的基础概念及其在传感器领域的实际应用案例。通过本篇文章，读者可以了解到I3C协议如何提高传感器的数据传输效率及降低功耗。

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b03211132
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第 60 天：霍尔传感器、电流检测模块在 ADC 应用中的实战分析
努力分享一些人工智能、计算机视觉、影像等相关的知识干货！
07-04 829
电流检测是嵌入式系统中不可或缺的一部分，特别是在电机控制、电池管理系统、能耗监测等场景中，高精度电流感知能力直接影响系统的稳定性与安全性。相比电阻采样方案，基于**霍尔效应的电流检测模块**（如 ACS712、INA219）具备隔离、安全、响应线性等优势。 本文聚焦霍尔型电流传感器与 ADC 联动的工程实践，基于 STM32 平台详解其采样原理、误差补偿、电流换算与精度优化策略，并结合实测数据分析其在不同电流段的可靠性表现。
协议篇-I3C协议 本章带你真正使用I3C
weixin_51418325的博客
07-17 3524
SETDASA要在ENTDAA使用前使用，除了已经分配动态地址的从机外，所有的从机都要响应ENTDAA CCC。相比较IIC，I3C协议要复杂很多，网上有很多对I3C的介绍，但是对于真正需要编写I3C代码的人来说并不友好，内容千篇一律，使用协议过程中遇到问题却很难找到答案，作者已经实现使用I3C协议对传感器寄存器进行读写操作。2、I3C master到I3C slave的数据包一般不会被I2C slave检测到，由于速度太快I2C会自动过滤，另外I3C地址头部使用的是7‘h7e，该地址在IIC是被忽略的。
MIPI I3C协议中文文档
12-10
自己对MIPI I3C协议文档对所需部分进行翻译，如有翻译错误的地方请谅解。
I3C标准通讯协议中文版
07-21
I3C标准通讯协议中文版-I3C通讯协议-I3C master -I3c slave-i3c sensor
芯片设计中的通信“动脉”：I2C与I3C IP深度解析
lu_pete的博客
06-09 676
在复杂的芯片系统中，各类传感器、存储器和外设如同精密齿轮，而通信总线就是连接它们的“动脉”。I2C作为经典的低速串行总线，已服役数十年，而新一代I3C协议正以更高效率、更强功能掀起芯片设计变革。而I3C正如新锐统帅，以更低的功耗、更强的功能、更高的集成度重塑芯片通信架构。Start → 设备地址(7bit) + 写(0) → ACK → 寄存器地址 → ACK → 数据 → ACK → Stop。案例：某智能手表芯片采用I3C IP，将12个传感器的中断线从24根降至1根，PCB面积节省30%。
I3C协议
weixin_42318489的博客
09-24 312
2、虽然I2C是一种2线接口，但是往往此类device需要额外增加一条中断INT信号线；1、sensor等设备的增加，对控制总线的速度和功耗提出了更加严苛的要求；1、I3C总线可以支持multi-master即多主设备；注意：SDA的接口为开漏结构，而SCL的接口为推挽结构。出于解决上述问题的原因，推出了I3C的接口总线和协议。2、I3C总线与传统的I2C设备仍然是兼容的；5、速度更快，可以支持到12.5MHZ。4、相比较于I2C总线的功耗更低；3、可以支持软中断；
I3C 协议详细介绍
深耕嵌入式领用多年， 致力于分享嵌入式领域技术!
01-02 3106
I3C 协议详细介绍
（南京观海微电子）——I3C协议介绍
m0_75095200的博客
03-17 3105
i2c全称是Inter Integrated Circuit，i3c是MIPI（Mobile Industry Processor Interface）移动产业处理器接口联盟推出的改进型i2c总线接口，全称是Improved Inter Integrated Circuit，因此简称为i3c。i3c仍然是采用2根通信线，一根数据线SDL，一根时钟线SCL。i3c向下兼容i2c，也就是i3c总线可以挂载传统i2c接口的器件，使用很是方便。
揭秘I3C协议：10大优势与实战应用，打造智能穿戴新纪元
![揭秘I3C协议：10大优势与实战应用，打造智能...本文详细探讨了I3C协议的核心优势，并通过智能穿戴产品中的应用案例分析了其在实际场景中的表现。同时，文章也审视了I3C协议在兼容性、标准化、芯片设计和硬件集成等
MQ-3传感器在智能家居中的应用案例：创新技术的实战演练
本文首先介绍了MQ-3传感器的原理与特性，并探讨了其在家庭安全和系统集成中的应用需求。进一步地，本文着重于传感器的集成和编程实践，包括硬件连接、软件编程以及数据处理，同时还分析了传感器在智能家居中的创新...
【SHT3x-DIS中文数据手册深度解析】：揭秘数字温湿度传感器的奥秘及实战应用
本文全面介绍了SHT3x-DIS数字温湿度传感器的概况、理论基础、实际应用、数据手册解读、集成测试以及未来发展趋势。首先，概述了SHT3x-DIS的技术特点及其在各种应用中的重要性。接着，详细解析了传感器的工作原理、...
官方I3C协议规范技术文档中文版
07-14
本资料是官方I3C英文版文档的中文版，方便大家进行阅读和研究，基本上是本人逐句翻译，并将官方的一些较难理解的逻辑进行了优化，更方便国人的阅读习惯，所以耗费了很多精力，目的是希望大家可以通过阅读此文档对I3C协议有更多的了解，并能够解决实际问题。 基本围绕着I3C总线技术概述、I3C总线协议，包括SDR（Single Data Rate）模式和HDR（High Data Rate）模式，以及I3C电气规范为主要内容。 I3C是两线双向串行总线，针对多个传感器从设备进行了优化，并且一次只能由一个I3C主设备控制。 I3C向后兼容许多旧版I2C设备，但I3C设备还支持更高的速度，新的通信模式和新的设备角色，包括随时间更改设备角色的能力（即，如果第二个I3C设备支持该功能，则初始主设备可以将主设备角色协作地传递给总线上的另一个I3C设备）。
STM32 HAL库项目案例集锦：I2C在传感器数据采集中的高效应用
![STM32 HAL库项目案例集锦：I2C在传感器数据采集中的高效应用]...文章首先概述了STM32和HAL库的基础知识，随后深入探讨了I2C协议的理论基础及在STM32中的实现细节，包括故障排查与性能优
I3C协议通讯详解
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17岁boy的博客
08-18 3万+
详细介绍GPIO、I2C、SPI通讯原理以及物理层原理I3C CCC（Common Command Codes）是I3C下CMD命令代码，用于通讯方面，设备收到指定命令应做出对应的响应，类似于Linux上的ShellI3C CCC有255个指令有部分是保留的指令，其中有15个标记为必须的是要求I3C设备必须支持的，I3C设备在支持这些命令时需按照I3C CCC定制的规范来实现，并且广播和直接命令都有一个固定范围，从机可以根据命令码的范围来判断是属于广播还是直接命令。...
I3C协议介绍
ygyglg的专栏
04-08 1704
I3C协议通过提供更高的数据传输速率、动态地址分配、多主设备支持和带内中断等先进功能，为移动设备和物联网设备中的传感器连接和通信提供了一种高效、灵活的解决方案。随着技术的不断发展和市场需求的增长，I3C有望成为未来通信接口设计的主流技术之一。I3C – 下一代串行通信接口 - 德州仪器 TI.com.cnI3C 总线协议详细解析（第一章） - 故城往事 - 博客园I3C总线技术概述（一）-优快云博客I3C协议 |01. 简介-腾讯云开发者社区-腾讯云什么是I3C总线？它和I2C和SMBus是什么关系？
I3C协议解析
SuperHRG的博客
03-21 1628
今天给大家讲解一下I3C的知识，包括I3C动态地址分配、命令帧、中断以及时序等。I3C（Improved Inter-Integrated Circuit）是由 MIPI 联盟推出的一种串行通信协议，旨在替代传统的 I2C 和 SPI 协议。I3C 结合了 I2C 和 SPI 的优点，提供了更高的数据传输速率、更低的功耗以及更灵活的拓扑结构。I3C 的应用场景传感器网络：如加速度计、陀螺仪、温度传感器等。嵌入式系统：如微控制器、FPGA、ASIC 等。
4、I3C协议详解
迟子涵925的博客
10-13 2万+
I3C最初的设计目的是为移动设备创建一个能够使用多个传感器的单一接口。随着现代化移动设备对于传感器数量的增加以及对性能的提高，I2C和SPI已经达到了他们所能支持的临界点，而I3C的出现就是为了解决这一问题，I3C可以在同一根主线上支持更多的传感器设备，而且不会因为要支持中断或睡眠模式而增加额外的逻辑信号。I3C可以在更低功耗的情况下提供更快的传输速率，该特性的提升不止是对移动设备，对其他的嵌入式设备也都是很大的帮助。例如穿戴设备，需要在有限的物理空间中使用多个传感器并且要求更小的耗电。 一、简述..
展示一下I2C实战传递信息的流程
最新发布
07-18
<think>我们正在讨论I2C通信的实际数据传输流程。根据引用[1]和[2]，I2C是一种同步、串行、半双工通信协议，适用于短距离、低速设备间通信。下面将详细展示I2C通信在实际应用中的数据传输流程，包括主机发送和主机接收两个主要场景。 ### I2C数据传输基本流程 I2C通信由主机（通常是微控制器）发起和控制，传输过程遵循严格的时序。每个数据包传输包含以下阶段： 1. **起始条件（Start Condition）** 2. **从机地址传输（Slave Address Transmission）** 3. **读写位（Read/Write Bit）** 4. **应答（ACK/NACK）** 5. **数据传输（Data Transmission）** 6. **停止条件（Stop Condition）** 下面以主机向从机写入数据（主机发送模式）和主机从从机读取数据（主机接收模式）为例详细说明。 --- ### 场景1：主机向从机写入数据（主机发送模式） 假设主机需要向地址为`0x50`的EEPROM写入一个字节数据`0xAB`。流程如下： 1. **起始条件（S）** 主机拉低SDA线（数据线）的同时保持SCL（时钟线）为高电平，产生起始信号[^1][^2]。 $$SDA \downarrow \quad while \quad SCL = 1$$ 2. **发送从机地址 + 写位** 主机发送7位从机地址（`0x50`）和1位写标志（`0`表示写操作）： - 地址字节 = `0b10100000`（`0xA0`，其中高7位`1010000`是地址`0x50`，最低位`0`表示写） - 主机通过SCL时钟脉冲逐位发送该字节（MSB优先） 3. **从机应答（ACK）** 从机在第9个时钟周期拉低SDA线表示应答（ACK），主机检测到ACK后继续传输。 4. **发送数据字节** 主机发送待写入的数据字节（如`0xAB`）： - 数据字节 = `0b10101011` - 同样通过8个SCL时钟脉冲逐位发送 5. **从机应答（ACK）** 从机再次在第9个时钟周期拉低SDA线表示成功接收数据。 6. **停止条件（P）** 主机在SCL高电平期间释放SDA线（拉高），产生停止信号[^1][^2]。 $$SDA \uparrow \quad while \quad SCL = 1$$ ```mermaid timeline title 主机写入流程（S：起始，P：停止） section 主机发送 S ： 起始信号 地址+写位(0xA0) ： 7位地址+1位写标志 ACK ： 从机应答 数据(0xAB) ： 8位数据 ACK ： 从机应答 P ： 停止信号 ``` --- ### 场景2：主机从从机读取数据（主机接收模式） 假设主机需要从地址为`0x50`的EEPROM读取一个字节数据。流程如下： 1. **起始条件（S）** 同写入模式。 2. **发送从机地址 + 读位** 主机发送7位从机地址（`0x50`）和1位读标志（`1`表示读操作）： - 地址字节 = `0b10100001`（`0xA1`） 3. **从机应答（ACK）** 从机拉低SDA线应答。 4. **接收数据字节** 主机释放SDA线控制权（设为高阻态），从机控制SDA线逐位发送数据（如`0xCD`）： - 主机在SCL高电平时采样SDA线 - 8个时钟周期后完成一个字节接收 5. **主机应答（NACK）** 主机在第9个时钟周期拉高SDA线（NACK），表示这是最后一个字节[^1]。 6. **停止条件（P）** 主机产生停止信号。 ```mermaid timeline title 主机读取流程 section 主机发送 S ： 起始信号 地址+读位(0xA1) ： 7位地址+1位读标志 ACK ： 从机应答 section 主机接收 数据(0xCD) ： 从机发送8位数据 NACK ： 主机不应答（结束读取） P ： 停止信号 ``` --- ### 关键时序参数 实际应用中需严格遵循I2C时序规范[^1]： | **参数** | **典型值** | **说明** | |----------------|------------|-------------------------------| | $t_{SU;STA}$ | 4.7 μs | 起始条件建立时间 | | $t_{HD;STA}$ | 4.0 μs | 起始条件保持时间 | | $t_{SU;DAT}$ | 250 ns | 数据建立时间（SCL↑前） | | $t_{HD;DAT}$ | 0 ns | 数据保持时间（SCL↓后） | | $t_{SU;STO}$ | 4.0 μs | 停止条件建立时间 | > ⚠️ **注意事项** > 1. 主机在SCL低电平时改变SDA数据线，在SCL高电平时采样SDA线[^2]。 > 2. 从机可通过拉低SCL线实现时钟延展（Clock Stretching），以延长处理时间。 --- ### 实战案例：STM32读写EEPROM 以STM32F4系列MCU通过I2C1接口读写AT24C02 EEPROM为例： 1. **初始化配置** - 设置SCL引脚（PB6）和SDA引脚（PB7）为开漏输出模式 - 配置I2C时钟频率为100 kHz（标准模式） - 使能I2C外设 2. **写入单字节流程（伪代码）** ```c void I2C_WriteByte(uint8_t devAddr, uint8_t data) { I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE); // 发送起始信号 while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)); I2C_Send7bitAddress(I2C1, devAddr, I2C_Direction_Transmitter); // 发送地址+写位 while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED)); I2C_SendData(I2C1, data); // 发送数据 while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED)); I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE); // 发送停止信号 } ``` 3. **读取单字节流程（伪代码）** ```c uint8_t I2C_ReadByte(uint8_t devAddr) { I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE); // 起始信号 while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)); I2C_Send7bitAddress(I2C1, devAddr, I2C_Direction_Receiver); // 地址+读位 while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED)); I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, DISABLE); // 准备接收最后一个字节（发NACK） while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED)); uint8_t data = I2C_ReceiveData(I2C1); // 读取数据 I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE); // 停止信号 return data; } ``` --- §§相关问题§§ 1. I2C通信中如何实现多主机仲裁？ 2. 为什么I2C总线需要上拉电阻？如何计算其阻值？ 3. I2C与SPI协议在传输效率上有何差异？</think>以下详细解析I2C通信在实际应用中的数据传输流程，结合硬件操作和软件实现，重点展示主机与从机之间的交互过程： --- ### I2C数据传输全流程（以STM32读取温湿度传感器为例） #### **1. 初始化阶段** ```c // STM32硬件初始化代码 void I2C_Init() { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; I2C_InitTypeDef I2C_InitStruct; // 配置SCL(PB6)和SDA(PB7)为开漏输出模式 GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_7; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_OD; // 开漏输出[^1] GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; // 上拉电阻(4.7kΩ) HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct); // I2C1外设配置 I2C_InitStruct.ClockSpeed = 100000; // 100kHz标准模式 I2C_InitStruct.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2; I2C_InitStruct.OwnAddress1 = 0; // 主机模式 I2C_InitStruct.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT; HAL_I2C_Init(&hi2c1); // 初始化I2C1 } ``` **硬件要求**： - 上拉电阻：$R_{pull-up} = \frac{V_{DD}}{3mA}$（典型值3-10kΩ） - 总线电容：$C_{bus} < 400pF$（标准模式） --- #### **2. 主机发送请求流程（读取SHT30温湿度传感器）** ##### **步骤1: 起始条件（START）** - **硬件动作**：SCL高电平时SDA从高→低跳变 - **代码实现**： ```c HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, 0x44<<1, cmd, 2, 100); // 0x44为SHT30地址 ``` **时序要求**： $$t_{HD;STA} > 4.0\mu s \quad (\text{起始条件保持时间})$$ ##### **步骤2: 发送从机地址+写位** - **帧结构**： ``` ┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐ │ 1 │ 0 │ 0 │ 0 │ 1 │ 0 │ 0 │ 0 │ W │ → W=0(写操作) └───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘ MSB LSB R/W ``` - **地址计算**：7位地址`0x44`左移1位 + R/W位（0=写） ##### **步骤3: 从机应答（ACK）** - **硬件行为**：从机在第9个时钟周期拉低SDA - **超时处理**：若未收到ACK，主机触发Timeout错误 ##### **步骤4: 发送命令字** - **示例命令**：`0x2C06`（高精度测量命令） - **数据格式**： ```c uint8_t cmd[2] = {0x2C, 0x06}; // 测量命令 ``` ##### **步骤5: 停止条件（STOP）** - **硬件动作**：SCL高电平时SDA从低→高跳变 - **时序约束**： $$t_{SU;STO} > 4.7\mu s \quad (\text{停止条件建立时间})$$ --- #### **3. 主机接收数据流程** ##### **步骤1: 重复起始条件（Repeated START）** ```c HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, 0x44<<1 | 0x01, data, 6, 100); // R/W=1(读) ``` ##### **步骤2: 发送从机地址+读位** - 地址帧：`0x44 << 1 | 0x01` → `0x89` (二进制`10001001`) ##### **步骤3: 接收数据帧（以温湿度数据为例）** - **数据结构**（6字节）： ``` [温度MSB][温度LSB][CRC1][湿度MSB][湿度LSB][CRC2] ``` - **数据采样**：主机在SCL高电平时读取SDA $$t_{SU;DAT} > 250ns \quad (\text{数据建立时间})$$ ##### **步骤4: 主机应答机制** - **ACK**：前5个字节后发送ACK（SDA=0） - **NACK**：最后一个字节后发送NACK（SDA=1） ##### **步骤5: 停止条件** ```c // HAL库自动生成STOP信号 ``` --- ### 关键时序图示 ```mermaid sequenceDiagram participant Host as 主机(MCU) participant Sensor as 从机(SHT30) Note over Host: 1. 初始化I2C总线 Host->>Sensor: START条件 Host->>Sensor: 地址帧(0x44 + W) Sensor-->>Host: ACK Host->>Sensor: 命令字(0x2C06) Sensor-->>Host: ACK Host->>Sensor: STOP条件 Note over Host: 等待15ms测量 Host->>Sensor: START条件 Host->>Sensor: 地址帧(0x44 + R) Sensor-->>Host: ACK Sensor->>Host: 温度MSB Host-->>Sensor: ACK Sensor->>Host: 温度LSB Host-->>Sensor: ACK Sensor->>Host: CRC1 Host-->>Sensor: ACK Sensor->>Host: 湿度MSB Host-->>Sensor: ACK Sensor->>Host: 湿度LSB Host-->>Sensor: ACK Sensor->>Host: CRC2 Host-->>Sensor: NACK Host->>Sensor: STOP条件 ``` --- ### 错误处理机制 1. **总线冲突检测**： - 主机在发送时持续监测SDA线 - 若检测到实际电平与预期不符，立即终止传输 2. **时钟同步**： - 当从机需要更多处理时间时，可拉低SCL（时钟延展） $$t_{LOW;EXT} \leq 25ms \quad (\text{最大延展时间})$$ 3. **CRC校验**： ```c if(Verify_CRC(data[2], data[0], data[1]) != SUCCESS) { // 触发重传机制 } ``` --- ### 协议特性对比 | **特性** | I2C | SPI | UART | |----------------|------------------|-------------------|------------------| | **线数** | 2 (SDA+SCL) | 4 (MOSI+MISO+SCS+SCLK) | 2 (TX+RX) | | **速度** | 100kbps-3.4Mbps | 可达50Mbps | 通常≤115.2kbps | | **寻址方式** | 软件寻址 | 硬件片选 | 点对点 | | **典型应用** | 传感器/EEPROM | Flash存储器 | 调试接口 | > 注：I2C在多点连接和功耗敏感场景优势明显[^2] ---
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