Ponsel cerdas, perangkat yang dapat dikenakan, perangkat Internet of Things (IoT) dan produk lain yang terhubung ke seluler tumbuh lebih maju dan rumit. Desainer dan pengembang menemukan diri mereka bekerja dengan semakin banyak periferal yang tersebar di sekitar papan sirkuit tercetak (PCB) atau sistem lain secara bersamaan. Sistem lebih padat dengan sensor dan komponen lainnya, dan prosesor aplikasi dan/atau hub sensor memerlukan lebih banyak dari antarmukanya untuk mengontrol dan mengirimkan data ke/darinya.
Spesifikasi antarmuka MIPI I3C v1.1, yang diumumkan pada 15 Januari 2020, menghubungkan semua periferal ini kembali ke prosesor aplikasi dengan kecepatan lebih tinggi dari sebelumnya dan dengan kemampuan kontrol, pengelolaan, dan integritas sistem yang lebih besar (Gambar 1). Penggunaan jalur bus ekstra yang dapat diperluas (tunggal, ganda, atau quad) memungkinkan I3C v1.1 mencapai kecepatan data efektif mendekati 100 Mbps tanpa memerlukan kompleksitas implementasi, biaya, atau siklus pengembangan tambahan. Dan serangkaian fitur baru yang dipilih secara strategis memberikan peningkatan pada keandalan dan ketahanan sistem secara keseluruhan.
Gambar 1. Diagram Sistem MIPI I3C (Aliansi MIPI)
I3C v1.1 sangat ideal untuk pelaksana tingkat sistem saat ini yang mencari solusi bus utilitas standar berbiaya rendah dengan silikon kecil dan jejak PCB dan ekosistem periferal, sensor, dan aplikasi yang terdefinisi dengan baik dan tersedia. Selain itu, ini adalah solusi bernada maju untuk desainer dan pengembang. MIPI I3C telah direkayasa untuk beradaptasi dengan mulus dengan tantangan generasi berikutnya yang dihadirkan oleh perangkat IoT, ponsel cerdas, perangkat yang dapat dikenakan, dan produk lain yang terhubung dengan seluler di masa depan.
Kebutuhan Integrasi yang Berkembang
Untuk memahami seberapa kuat dan tepat waktu kemampuan baru di I3C v1.1, penting untuk melihat konteks pengembangan di mana mereka telah didefinisikan.
Hampir 40 tahun yang lalu, saya
2
C mengubah komunikasi chip. Sejak penemuan bus komputer serial “Inter-Integrated Circuit” pada tahun 1982, hampir semua produsen chip dunia telah mengadopsi I
2
C untuk komunikasi jarak pendek. Ini muncul selama bertahun-tahun sebagai antarmuka de facto untuk menghubungkan periferal berkecepatan rendah ke prosesor dalam sistem elektronik.
Namun, di era sistem yang semakin beragam saat ini, keterbatasan I
2
yang terhormat C jelas. Ini tetap menjadi sumber daya fungsional—tetapi bukan yang sepenuhnya tepercaya dalam konfigurasi produk yang lebih kompleks dan karena kebutuhan akan kecepatan telah berkembang. Desainer dan pengembang semakin waspada terhadap kinerja sebenarnya yang dapat dicapai melalui I
2
C. Mereka mungkin menargetkan operasi I
2
C pada 1 MHz, misalnya, tetapi ketika diimplementasikan dalam sistem yang kompleks, kecepatan sebenarnya yang dapat dicapai mungkin akan kembali turun hingga 400 KHz.
2017 membawa transformasi lain. MIPI I3C diperkenalkan untuk meningkatkan fitur, kinerja, dan pemanfaatan daya I²C, sambil mempertahankan kompatibilitas mundur untuk sebagian besar perangkat. Industri yang menciptakan perangkat IoT, smartphone, perangkat yang dapat dikenakan, dan produk lain yang terhubung dengan ponsel berkumpul melalui Kelompok Kerja MIPI I3C untuk menciptakan spesifikasi yang selanjutnya akan menyederhanakan integrasi lebih banyak sensor dan periferal lainnya dalam faktor bentuk yang kecil dan terbatas ruang. Tujuannya adalah untuk mengatasi masalah utama yang dihadapi banyak pengembang saat bekerja dengan I
2
C dan antarmuka lama lainnya seperti antarmuka periferal serial (SPI) (Gambar 2).
Gambar 2. Data MIPI I3C vs. I2C FM+ Memblokir Bit Rate dalam Mbps (Jam 12,5 Mhz) (MIPI Alliance)
Versi 1.0 MIPI I3C menetapkan dasar penting untuk protokol baru, dan spesifikasi berhasil diandalkan dalam aplikasi seperti akselerometer, aktuator, umpan balik haptics, penginderaan inframerah atau ultraviolet, komunikasi jarak dekat, kamera waktu penerbangan, sentuhan layar, transduser dan sensor ultrasonik. v1.1 yang baru diperkenalkan adalah pembaruan pertama yang dibangun di atas fondasi MIPI I3C.
Membuka Ruang Aplikasi Baru
Transportasi data antara host dan perangkat sekarang dapat dilakukan di beberapa jalur di semua mode I3C v1.1 (Gambar 3), termasuk mode transportasi massal baru, HDR-BT. Memperpanjang dari dua hingga tiga kabel, misalnya, menggandakan kecepatan transportasi, sehingga mengurangi waktu host "bangun" dan menunggu untuk memproses data dari perangkat, dan dengan demikian mengurangi konsumsi daya sistem. Dan peningkatan kecepatan yang dramatis dapat dicapai sesuai keinginan pelaksana, tanpa memerlukan implementasi input/output tujuan umum (GPIO), protokol yang lebih canggih, atau pengaturan waktu yang lebih cepat. Hal ini menyederhanakan dan menghemat biaya bagi desainer dan pengembang untuk mencapai kecepatan yang mereka butuhkan, dengan pengorbanan yang mereka pilih, untuk aplikasi yang muncul lebih lanjut seperti pencitraan “selalu aktif”.
Gambar 3. Bit Rate Efektif Multi-Lane MIPI I3C, dalam Mbps (MIPI Alliance)
Selain itu, v1.1 menghadirkan berbagai fitur baru utama—kontrol aliran yang komprehensif, deteksi/pemulihan kesalahan yang ditingkatkan, pengalamatan yang dikelompokkan, transfer pihak luar, reset slave, dan kemampuan kode perintah umum (CCC) yang ditingkatkan, di antaranya. Diimplementasikan pada I/O semikonduktor oksida logam komplementer (CMOS) standar dan memanfaatkan antarmuka clock dan data yang sederhana, MIPI I3C v1.1 memungkinkan prosesor host untuk dapat menilai apa yang terjadi di periferal yang berbeda di sekitar baik PCB atau sistem. Misalnya, pemahaman dan akuntabilitas sistem yang ditingkatkan untuk panas, kinerja, integritas, keamanan, dan atribut lainnya memungkinkan pengontrol host untuk beroperasi dengan gagasan yang lebih baik tentang apa yang terjadi di dunia nyata dari keseluruhan sistem yang diaturnya, dan ini adalah jenis tugas dan perangkat yang dirancang untuk digunakan bersama oleh MIPI I3C. Sedangkan antarmuka lama dipilih untuk atribut tertentu (mungkin kecepatan data, jumlah pin rendah dan/atau manajemen bus bawaan) dan kemudian dihubungkan bersama melalui protokol umum tingkat yang lebih tinggi, MIPI I3C direkayasa untuk memberikan semua manfaat tersebut. Dengan cara ini, sistem dapat bermigrasi ke satu bus umum baru, sebagai lawan dari kumpulan yang terfragmentasi.
Selain itu, penerapan dan daya tarik yang luas dari fitur-fitur baru yang diluncurkan di v1.1 bekerja sama untuk memungkinkan I3C digunakan dengan cara yang benar-benar baru. Kita mungkin melihat komunikasi I3C di dalam system-in-package (SiP) atau di antara sistem besar yang berbeda untuk kasus penggunaan bahan bakar seperti saluran sideband memori DIMM5 (SDRAM), kontrol perangkat pencitraan, manajemen sistem server, komunikasi aplikasi debug, perintah layar sentuh dan komunikasi, serta perintah, kontrol, dan transportasi data perangkat sensor.
Selain itu, fitur di v1.1 membuat MIPI I3C lebih mungkin dipercaya oleh pengembang dan desainer di jalur kritis produk—dan memposisikan antarmuka untuk mengimbangi permintaan bandwidth perangkat yang muncul dengan lebih banyak sensor dan periferal lainnya, seperti Kamera 360 derajat, perangkat industri pintar, robot, dan drone. Pada perangkat edge IoT, I3C dapat membantu mengurangi jumlah pin antarmuka yang diperlukan untuk memungkinkan desain paket MCU yang lebih kecil dan berbiaya lebih rendah. Dengan transportasi data yang lebih tinggi dan lebih efisien, I3C juga dapat mengurangi konsumsi daya, yang sangat berharga mengingat banyak perangkat IoT yang dioperasikan dengan baterai dan/atau energi nol bersih.
Karena begitu banyak kemajuan yang diaktifkan oleh Kelompok Kerja MIPI I3C di v1.1—seperti kemampuan reset budak standar dan penanganan kesalahan dan kontrol aliran yang ditingkatkan—terkait dengan kekurangan dan pekerjaan tambahan yang biasanya harus dilakukan untuk mendapatkan
2
C dan SPI berfungsi, komunitas pengembangan sekarang siap untuk migrasi skala luas ke I3C. Versi baru memberikan jalur peningkatan yang kuat, dapat disesuaikan, dan fleksibel dari antarmuka lama yang berusia puluhan tahun.
Sudah Bekerja Mengantisipasi Tuntutan Hari Esok
Dengan MIPI I3C, pengembang dan desainer di pasar seluler dan beberapa pasar lainnya, termasuk otomotif, klien PC, pusat data, drone, industri, dan IoT, dapat memanfaatkan ekosistem yang didukung dengan baik, dinamis, dan berkembang yang didasarkan pada dan berkomitmen untuk interoperabilitas. Penghubung industri sedang dibentuk untuk pengelolaan dan keamanan sistem lebih lanjut. Misalnya, JEDEC Solid State Technology Association berkolaborasi dengan MIPI dalam pengembangan SidebandBus Modul JEDEC 1.0v yang baru, superset dari bus MIPI I3C Basic.
Ekosistem MIPI I3C ini adalah fondasi di mana siklus inovasi berikutnya dalam komunikasi chip dan sistem akan dijalankan. Perusahaan didorong untuk terlibat melalui lokakarya interoperabilitas MIPI Alliance dan aktivitas pengembangan spesifikasi.
Jadi, apa selanjutnya untuk I3C?
Kelompok Kerja MIPI I3C berusaha keras untuk memastikan bahwa rangkaian fitur dan cakupan spesifikasi tetap relevan. Diskusi sedang berlangsung tentang peningkatan kemampuan—jangkauan yang lebih jauh, berbagai peningkatan, persyaratan otomotif, peningkatan kecepatan, penggunaan multi-jalur baru, konektor standar, dan penyempurnaan fitur lainnya—yang mungkin diminta oleh versi MIPI I3C berikutnya.
