OpenHarmony（鸿蒙南向）——平台驱动开发【I3C】

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概述

功能简介

I3C（Improved Inter Integrated Circuit）总线是由MIPI Alliance开发的一种简单、低成本的双向二线制同步串行总线。

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。相比于I2C，I3C总线拥有更高的速度、更低的功耗，支持带内中断、从设备热接入以及切换当前主设备，同时向后兼容I2C从设备。I3C增加了带内中断（In-Bind Interrupt）功能，支持I3C设备进行热接入操作，弥补了I2C总线需要额外增加中断线来完成中断的不足。I3C总线上允许同时存在I2C设备、I3C从设备和I3C次级主设备。

基本概念

IBI（In-Band Interrupt）：带内中断。

在SCL线没有启动信号时，I3C从设备可以通过拉低SDA线使主设备发出SCL启动信号，从而发出带内中断请求。若有多个从设备同时发出中断请求，I3C主设备则通过从设备地址进行仲裁，低地址优先相应。

DAA（Dynamic Address Assignment）：动态地址分配。

I3C支持对从设备地址进行动态分配从而避免地址冲突。在分配动态地址之前，连接到I3C总线上的每个I3C/I2C设备都应以两种方式之一来唯一标识：

设备可能有一个符合I2C规范的静态地址，主机可以使用此静态地址。
在任何情况下，I3C设备均应具有48位的临时ID。除非设备具有静态地址且主机使用静态地址，否则主机应使用此48位临时ID。
CCC（Common Command Code）：通用命令代码。

所有I3C设备均支持CCC，可以直接将其传输到特定的I3C从设备，也可以同时传输到所有I3C从设备。

BCR（Bus Characteristic Register）：总线特性寄存器。

每个连接到I3C总线的I3C设备都应具有相关的只读总线特性寄存器（BCR），该寄存器描述了I3C兼容设备在动态地址分配和通用命令代码中的作用和功能。

DCR（Device Characteristic Register）：设备特性寄存器。

连接到I3C总线的每个I3C设备都应具有相关的只读设备特性寄存器（DCR），该寄存器描述了用于动态地址分配和通用命令代码的I3C兼容设备类型（例如加速度计、陀螺仪等）。

运作机制

在HDF框架中，同类型控制器对象较多时（可能同时存在十几个同类型控制器），如果采用独立服务模式则需要配置更多的设备节点，且相关服务会占据更多的内存资源。相反，采用统一服务模式可以使用一个设备服务作为管理器，统一处理所有同类型对象的外部访问（这会在配置文件中有所体现），实现便捷管理和节约资源的目的。I3C模块采用统一服务模式（如图1）。

I3C模块各分层的作用为：

接口层：提供打开设备，写入数据，关闭设备的能力。
核心层：主要负责服务绑定、初始化以及释放管理器，并提供添加、删除以及获取控制器的能力。由于框架需要统一管理I3C总线上挂载的所有设备，因此还提供了添加、删除以及获取设备的能力，以及中断回调函数。
适配层：由驱动适配者实现与硬件相关的具体功能，如控制器的初始化等。

在统一模式下，所有的控制器都被核心层统一管理，并由核心层统一发布一个服务供接口层，因此这种模式下驱动无需再为每个控制器发布服务。

图 1 I3C统一服务模式结构图

约束与限制

I3C模块当前仅支持轻量和小型系统内核（LiteOS-A）。

开发指导

场景介绍

I3C可连接单个或多个I3C、I2C从器件，它主要用于：

与传感器通信，如陀螺仪、气压计或支持I3C协议的图像传感器等。
通过软件或硬件协议转换，与其他通信接口（如UART串口等）的设备进行通信。

当驱动开发者需要将I3C设备适配到OpenHarmony时，需要进行I3C驱动适配，下文将介绍如何进行I3C驱动适配。

接口说明

为了保证上层在调用I3C接口时能够正确的操作硬件，核心层在//drivers/hdf_core/framework/support/platform/include/i3c/i3c_core.h中定义了以下钩子函数。驱动适配者需要在适配层实现这些函数的具体功能，并与这些钩子函数挂接，从而完成接口层与核心层的交互。

I3cMethod定义：

struct I3cMethod {
    int32_t (*sendCccCmd)(struct I3cCntlr *cntlr, struct I3cCccCmd *ccc);
    int32_t (*transfer)(struct I3cCntlr *cntlr, struct I3cMsg *msgs, int16_t count);
    int32_t (*i2cTransfer)(struct I3cCntlr *cntlr, struct I3cMsg *msgs, int16_t count);
    int32_t (*setConfig)(struct I3cCntlr *cntlr, struct I3cConfig *config);
    int32_t (*getConfig)(struct I3cCntlr *cntlr, struct I3cConfig *config);
    int32_t (*requestIbi)(struct I3cDevice *dev);
    void (*freeIbi)(struct I3cDevice *dev);
};
c

表 1 I3cMethod结构体成员的钩子函数功能说明

函数成员	入参	出参	返回值	功能
sendCccCmd	cntlr：结构体指针，核心层I3C控制器 ccc：传入的通用命令代码结构体指针	ccc：传出的通用命令代码结构体指针	HDF_STATUS相关状态	发送CCC（Common command Code，即通用命令代码）
Transfer	cntlr：结构体指针，核心层I3C控制器 msgs：结构体指针，用户消息 count：int16_t，消息数量	msgs：结构体指针，用户消息	HDF_STATUS相关状态	使用I3C模式传递用户消息
i2cTransfer	cntlr：结构体指针，核心层I3C控制器 msgs：结构体指针，用户消息 count：int16_t，消息数量	msgs：结构体指针，用户消息	HDF_STATUS相关状态	使用I2C模式传递用户消息
setConfig	cntlr：结构体指针，核心层I3C控制器 config：控制器配置参数	无	HDF_STATUS相关状态	设置I3C控制器配置参数
getConfig	cntlr：结构体指针，核心层I3C控制器	config：控制器配置参数	HDF_STATUS相关状态	获取I3C控制器配置参数
requestIbi	device：结构体指针，核心层I3C设备	无	HDF_STATUS相关状态	为I3C设备请求IBI（In-Bind Interrupt，即带内中断）
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