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半导体产业向来的命运有两条路,不是系统芯片整合化(SoC)就是制程微细化。SoC再怎么整合还是有困扰存在,过度整合反而失去了设计上的弹性。因此,芯片与芯片之间的互通管道,还是有其必要。举手机为例,射频(RF)可以模块化,但是应用处理器还是要接内存、电源管理控制器以及音频输出等。从事信息产品规划或是研发工程的人员,在组件规格中应该常见到I2C以及SM-Bus接口,两者之间究竟存在何种差异?两者内涵又是如何?相信很多人想深入了解。历史经验告诉我们,一个经得起长久岁月考验打不死的界面,必然有其前因与后果的存在。 I2C的起源、發展與基本規格 回首1980年代初期,荷蘭商飛利浦半導體為了積體電路內部的連接方便,發展了兩線式(2 wire)的的雙向式介面,當時將之稱作「Inter-IC」介面,簡稱I2C介面或I2C匯流排。原本目的是為了在電視機內部讓處理器CPU晶片與周邊晶片更容易連接。
我們都知道,嵌入式系統(Embedded Systems)的設計中,連接到微控制器(MCU)的周邊裝置往往使用記憶體映射的I/O處理方式(Memory Map I/O)。換句話說,在線路板上的微控制器必須連接一大堆的位址信號線(Address bus)與資料信號線(Data bus),必要的位址解碼線路以及額外的邏輯線路也是跑不掉的。這一點對於電視機、錄放影機或音響等價格敏感的消費性產品,進入大量生產時是相當不利的。至於多條控制線引起額外的副作用,好比說線路板的面積較大、電磁干擾(EMI)等,也是惱人的問題。
飛利浦為了克服上述問題,在位於荷蘭Eindhoven的實驗室中發展出讓IC之間的控制更有效率的I2C介面,由於容易使用,此介面逐漸演化為產業泛用標準。目前恩智浦半導體(NXP Semiconductor,也就是之前的飛利浦半導體)超過1000種以上的元件,諸如控制器等都內建了此介面。同時I2C介面也授權給很多知名公司使用,包括Xicor、ST Microelectronics、英飛凌(Infineon Technologies)、英特爾(Intel)、德州儀器(Texas Instruments)、Maxim、Atmel、ADI(Analog Devices Inc.)等,如今已相當普遍。
只要在晶片上納入了I2C介面,元件之間就可以直接透過該介面來彼此溝通無礙。設計數位控制電路的時候,這個介面幫助特別大。例如手機,由於功能不停的新增,往往需要更多控制線與訊號線,I2C介面就成了適當的解決之道。 ......
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