不久前，恩智浦发布了一篇文章，介绍了《基于I3C分布式总线架构的人形机器人灵巧手方案》，在方案中，恩智浦解读了基于I3C总线的分布式通信架构，这种较新型的总线，更适合诸如机器人等高密度、低功耗、实时通信场景应用。

I3C（Improved Inter Integrated Circuit）是在传统I2C基础上大幅升级的串行总线协议，由MIPI联盟标准化。它旨在提高速度、降低功耗、增强功能，同时保持向下兼容I2C从设备的能力。

如表格所述，根据恩智浦的总结，I3C具有如下优势：

高速通信能力：标准速率高达12.5 Mbps，优于UART和CAN2.0，且在特定条件下支持DDR模式，理论最高可达25Mbps，满足高分辨率传感器和实时控制高带宽需求；

简化布线与硬件设计：I3C主机仅需两根线（SDA + SCL）即可挂接多个总线从设备，减少线束数量，提升灵巧手模块化装配效率。无需外部收发器和高精度晶振，节省BOM成本与PCB空间；

动态设备管理能力：支持动态地址分配，设备在启动时自动识别并获取动态地址，避免静态地址冲突。支持热插拔（Hot-Join），单个手指模组可实现在通电状态下灵活替换；

实时事件响应机制：支持带内中断（In-Band Interrupt），设备可通过SDA线直接向主机发送紧急事件或故障信号，无需额外GPIO中断线，进一步简化线束并提升主机响应速度。

可靠的信号完整性：在高速驱动模式下，I3C采用Push-Pull推挽驱动模式，相比传统的I2C开漏方式，显著提高了信号完整性，有利于延长传输距离并增强接插件连接的可靠性。

总而言之，I3C吸纳了I2C和SPI的关键特性，并将其统一起来，同时在I2C的基础上，保留了2线的串行接口结构，这样工程师就可以在单个设备中连接大量的传感器。

如图所示，在嵌入式视觉等领域，通过I3C可以实现更低功耗更低成本以及较高的速率传输水平。

主流的MCU厂商，目前新款MCU都有支持I3C的产品演进。

• 恩智浦

在采用分布式电气架构的灵巧手设计之中，负责每个主动自由度的电机驱动，以及分布在每个手指的触觉传感器，需要通过UART或CAN接口与手掌中央主控MCU通信。主控MCU通过CAN、RS485、EtherCAT接口接入机器人本体系统总线。这种架构存在几个痛点，在一定程度上制约了灵巧手系统的性能提升、架构演进和轻量化小型化的发展。

带宽限制：UART/CAN通信的波特率限制了控制环路带宽；

线束复杂：每个手指需独立布线，导致线束数量庞大，增加组装难度与故障风险。

PCB空间受限：多路通信接口占用大量PCB面积，限制系统集成度。

扩展性差：增加自由度或传感器数量时，现有通信架构难以灵活扩展。

异步通信问题：UART/CAN为异步通信，MCU需外部晶振提供高精度时钟源，增加硬件复杂度。

基于I3C的灵巧手内部局部总线拓扑结构，革新灵巧手内部通信方式。该架构采用i.MX RT1180作为手掌主控MCU，MCX A132作为手指关节控制MCU，通过I3C总线连接多个伺服节点与触觉传感器，对外则通过EtherCAT、CAN、RS485连接到机器人系统总线。

恩智浦的多款MCU内建I3C接口，可以支持灵活手从手掌到节点的不同应用。

i.MX RT1180是一款双核架构（240MHz M33 + 800MHz M7），高性能处理能力的MCU。集成2个I3C接口，可连接多个伺服节点与传感器； 支持EtherCAT、CAN-FD、UART等多种工业通信协议接口；具有丰富的PWM、ADC、编码器接口，单芯片最多可以直驱6个无刷空心杯电机。

手指关节伺服节点和触觉传感器可采用恩智浦MCX A132。具有小尺寸封装，适合手指模块嵌入； 集成1个I3C接口，与主控实现高速通信； 内置16-bit ADC，用于触觉传感器模拟高质量信号采集； 支持IEC 61508 SIL2功能安全自测库，满足未来人形机器人对功能安全的要求。

• 英飞凌

英飞凌支持I3C较晚，只有最新的PSOC Edge支持。

PSOC Edge是基于高性能的Arm Cortex-M55内核，支持Arm Helium DSP指令集的微控制处理器。它不仅有自研的加速器，同时还采用了Arm Ethos-U55神经网络处理器，以及Cortex-M33内核搭配英飞凌超低功耗NNLite（一种用于加速神经网络的专有硬件加速器）。其中U55的性能更强，而NNlite的功耗则更低，可方便用户在不同的场景下使用。此外，该MCU具备强大的硬件安全功能和各种连接外设选项，包括内置PHY的USB HS/FS、CAN总线、以太网，支持与Wi-Fi 6、BT/BLE的连接和Matter协议等，且支持通过语音/音频感应来实现激活和控制。此外，在存储领域，PSOC Edge包含了RRAM和SRAM的两种存储技术，可满足不同应用场景对存储的资源需求。

• 瑞萨

瑞萨表示，下一代智能传感器中，许多都需要本地处理能力以最大限度减轻主机 CPU 的负载，而 RA4E2 和 RA6E2 等器件将提供理想的解决方案。这些器件支持 4×4 毫米 BGA 等小封装选项，同时支持 I3C 接口，其高性能内核使其在这些新应用中极具吸引力。

另外，在其最新推出的RA8系列高性能MCU中，也均支持了I3C总线。RA8 MCU的核心作用是作为下一代工业自动化设备（如机器人、数控机床、高端伺服驱动器）的 “智能运动控制中枢”。它通过强大的算力、专有的实时控制外设和高速工业网络连接，将精密的电机控制、实时的系统管理和前瞻性的AI功能（如预测性维护）集成于单芯片，从而提升设备性能、效率和可靠性。

• Microchip

Microchip的特色是8位机不断深耕。PIC18-Q20 系列微控制器（MCU）拥有可配置外设与先进通信接口，能为搭载多个传感器的嵌入式系统提供多电压域支持。该系列微控制器配备了通信速率快的 I3C模块、带计算功能的高速 10 位模数转换器（ADCC）、电容式触摸感应功能，以及用于连接数字外设的 8 位信号路由端口。

无需外部元件，该产品系列即可轻松实现多电压域间的接口连接，且支持 I3C 通信在 1V 电压下运行。凭借 I3C 支持能力与集成式电平转换器，PIC18-Q20 系列微控制器适用于多电压域嵌入式设计中的传感器接口场景。

该系列微控制器提供 14 引脚与 20 引脚的小型封装，非常适合作为 I3C 转 I2C 通信桥接器，或作为大型物联网（IoT）系统的辅助微控制器，为各类对空间敏感的应用及市场执行管理任务。这些应用与市场包括汽车、工业控制、计算机、消费电子、医疗、可穿戴设备、触摸感应及内存管理等领域。

• 意法半导体

STM32N6是首发内嵌意法半导体自主研发的神经处理单元 (NPU)——ST Neural-ART accelerator™的STM32 MCU，专为节能型边缘AI应用而设计。其时钟频率高达1 GHz，计算性能可达600 GOPS，可为计算机视觉和音频应用提供实时神经网络推理能力。

这也是意法半导体推出的最新一款带有I3C接口的MCU，实际上包括STM32H5、STM32H7、STM32U3等产品，均已支持I3C。|psdsucai.comn/lq。|jp-Lh.com/zq。|zuimeies.com/zb。|teyu568.com/lq。

意法半导体在《Introduction to I3C for STM32 MCUs》文档中，提供一个基于 STM32CubeMX 的用例 —— 该用例通过 I3C 混合总线与 I3C 目标设备通信，具体包括动态地址分配、公共命令代码（CCC）命令、在私有模式或直接模式下与传感器（LSM6DSO 和 LIS2DW12）的数据交换，以及对来自目标设备的带内中断的管理。

I3C 最初旨在作为移动应用程序中使用的所有数字连接传感器的唯一接口，但是随着嵌入式对于功耗、速度、节点以及可扩展性的需求不断提升，该总线还适用于所有中高速嵌入式应用，包括传感器、电源控制器、执行器、MCU 和 FPGA。I3C 建立在并增强了 I2C 的特性和优势，同时保持向后兼容性。该接口可用于许多应用，因为它以非常低的功率水平提供高速数据传输。