I3C協(xié)議與Hot-Join簡介

I3C(Improved Inter Integrated Circuit)是由MIPI聯(lián)盟推出的新一代串行通信協(xié)議，旨在替代傳統(tǒng)的I2C協(xié)議。相比I2C，I3C提供了更高的數(shù)據(jù)速率、更低的功耗以及更豐富的功能特性，如動(dòng)態(tài)地址分配、In-Band Interrupt（IBI）、Hot-Join、節(jié)能模式等。

與傳統(tǒng)的I2C協(xié)議不同，I3C支持動(dòng)態(tài)地址分配和更高效的事件通知機(jī)制。Hot-Join是I3C的關(guān)鍵特性之一，適用于系統(tǒng)運(yùn)行過程中新增傳感器或外設(shè)的場景。控制器必須識(shí)別該IBI為Hot-Join類型，并決定是否接受該設(shè)備加入。

Hot-Join是I3C協(xié)議中的一種機(jī)制，允許新的目標(biāo)設(shè)備在總線運(yùn)行過程中加入通信。目標(biāo)設(shè)備通過拉低SDA線并發(fā)起In-Band Interrupt (IBI)請(qǐng)求，通知控制器其加入意圖。

本文將詳細(xì)介紹在LPC55S36平臺(tái)上如何處理I3C協(xié)議中的Hot-Join（熱插拔）事件，包括控制器寄存器配置、協(xié)議流程解析、目標(biāo)設(shè)備代碼實(shí)現(xiàn)，以及邏輯分析儀截圖輔助說明。

硬件環(huán)境：

開發(fā)板：LPC55S36 EVK

軟件環(huán)境：

IDE：MCUXpresso IDE v25.06.0

SDK：SDK Builder | MCUXpresso SDK Builder (nxp.com)

基礎(chǔ)工程:

lpcxpresso55s36_i3c_interrupt_b2b_transfer_master; lpcxpresso55s36_i3c_interrupt_b2b_transfer_slave

I3C協(xié)議中的Hot-Join流程圖

根據(jù)I3C spe中的Hot-Join流程圖，Hot-Join流程概述：

2.1 總線空閑（Bus Idle）

總線處于空閑狀態(tài)，目標(biāo)設(shè)備檢測到總線空閑后嘗試發(fā)起Hot-Join。

2.2發(fā)送Hot-Join請(qǐng)求

設(shè)備發(fā)出START條件，并發(fā)送Hot-Join地址（固定為0x7E）。

RnW=0（寫操作），表示Hot-Join請(qǐng)求。

2.3主機(jī)響應(yīng)

主機(jī)根據(jù)當(dāng)前總線狀態(tài)和策略，可能：

2.3.1 ACK：接受Hot-Join

主機(jī)發(fā)送STOP，表示請(qǐng)求完成。

后續(xù)執(zhí)行DAA(Dynamic AddressAssignment)流程，為新設(shè)備分配動(dòng)態(tài)地址。

2.3.2 NACK：拒絕Hot-Join（暫時(shí)不允許加入）

設(shè)備會(huì)稍后重試。

目標(biāo)設(shè)備(Slave) Hot-Join關(guān)鍵代碼

i3c_slave_config_tslaveConfig;
I3C_SlaveGetDefaultConfig(&slaveConfig);
slaveConfig.staticAddr = I3C_STATIC_ADDRESS;
slaveConfig.vendorID = I3C_VENDOR_ID;
slaveConfig.offline =false;
I3C_SlaveInit(EXAMPLE_SLAVE, &slaveConfig, I3C_SLAVE_CLOCK_FREQUENCY);
i3c_slave_handle_tslaveHandle;
I3C_SlaveTransferCreateHandle(EXAMPLE_SLAVE, &slaveHandle, i3c_slave_callback,NULL);
I3C_SlaveTransferNonBlocking(EXAMPLE_SLAVE, &slaveHandle, kI3C_SlaveAllEvents);
I3C_SlaveRequestEvent(EXAMPLE_SLAVE, kI3C_SlaveEventHotJoinReq);
g_requestSent =false;
while(!g_requestSent)
{
}
I3C_SlaveRequestEvent(EXAMPLE_SLAVE,kI3C_SlaveEventHotJoinReq);

為目標(biāo)設(shè)備的hot join請(qǐng)求。

主設(shè)備(master) Hot-Join關(guān)鍵代碼

在LPC55S36中，控制器通過配置MCTRL寄存器來處理I3C總線上的Hot-Join請(qǐng)求。整個(gè)流程分為兩個(gè)階段：監(jiān)聽階段和響應(yīng)階段，確?？刂破髂軌蜢`活應(yīng)對(duì)目標(biāo)設(shè)備的動(dòng)態(tài)接入。

4.1 配置MCTRL寄存器，進(jìn)入AutoIBI +Manual模式

mctrlVal = I3C0->MCTRL;
mctrlVal &= ~(I3C_MCTRL_REQUEST_MASK | I3C_MCTRL_IBIRESP_MASK);
mctrlVal |= I3C_MCTRL_REQUEST(kI3C_RequestAutoIbi) |
I3C_MCTRL_IBIRESP(kI3C_IbiRespManual);
I3C0->MCTRL = mctrlVal;

kI3C_RequestAutoIbi：

控制器進(jìn)入自動(dòng)監(jiān)聽模式，當(dāng)目標(biāo)設(shè)備拉低SDA發(fā)起IBI（如Hot-Join）時(shí)，控制器自動(dòng)檢測

kI3C_IbiRespManual：

控制器在收到IBI后不立即響應(yīng)，而是進(jìn)入等待狀態(tài)，由應(yīng)用程序決定是否ACK或NACK

此階段的配置是為了確?？刂破髂軌虿蹲降紿ot-Join請(qǐng)求，并將處理權(quán)交給軟件層

4.2輪詢MSTATUS寄存器，等待Hot-Join IBI到來

do{
mstatusVal = I3C0->MSTATUS;
}while(((mstatusVal & I3C_MSTATUS_NACKED_MASK) == I3C_MSTATUS_NACKED(1)) ||
((mstatusVal & I3C_MSTATUS_IBITYPE_MASK) != I3C_MSTATUS_IBITYPE(3)) ||
((mstatusVal & I3C_MSTATUS_SLVSTART_MASK) != I3C_MSTATUS_SLVSTART(1)) ||
((mstatusVal & I3C_MSTATUS_MCTRLDONE_MASK) != I3C_MSTATUS_MCTRLDONE(1)) ||
((mstatusVal & I3C_MSTATUS_COMPLETE_MASK) != I3C_MSTATUS_COMPLETE(1)) ||
((mstatusVal & I3C_MSTATUS_IBIWON_MASK) != I3C_MSTATUS_IBIWON(1)));

4.3手動(dòng)ACK Hot-Join請(qǐng)求

mctrlVal &= ~(I3C_MCTRL_IBIRESP_MASK | I3C_MCTRL_REQUEST_MASK);
mctrlVal |= I3C_MCTRL_IBIRESP(kI3C_IbiRespAck) |
I3C_MCTRL_REQUEST(kI3C_RequestIbiAckNack);
I3C0->MCTRL = mctrlVal;

kI3C_RequestIbiAckNack：發(fā)起手動(dòng)ACK/NACK請(qǐng)求

kI3C_IbiRespAck：明確表示接受該Hot-Join請(qǐng)求

此階段是對(duì)第一階段的補(bǔ)充，完成對(duì)目標(biāo)設(shè)備的響應(yīng)

4.4發(fā)送STOP

I3C_MasterEmitStop(I3C0,true);

4.5 執(zhí)行DAA(Dynamic AddressAssignment)流程

I3C_MasterProcessDAA(EXAMPLE_MASTER, addressList, 8);

邏輯分析儀截圖

邏輯分析儀顯示，目標(biāo)設(shè)備發(fā)起Hot-Join，主設(shè)備成功ACK并動(dòng)態(tài)分配地址。

小結(jié)

本文基于LPC55S36平臺(tái)，對(duì)I3C Hot Join機(jī)制進(jìn)行了實(shí)踐驗(yàn)證，完整梳理了Hot Join請(qǐng)求的發(fā)起流程以及主機(jī)側(cè)的處理邏輯，為I3C總線設(shè)備的動(dòng)態(tài)接入提供了可行的實(shí)現(xiàn)思路。

作者：Harry Zhang