OpenHarmony（鸿蒙南向）——平台驱动指南【I3C】

最新推荐文章于 2025-09-18 11:56:11 发布

原创

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#harmonyos #华为 #OpenHarmony #鸿蒙内核 #驱动开发 #嵌入式硬件 #鸿蒙开发

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。

I3C接口定义了完成I3C传输的通用方法集合，包括：

I3C控制器管理：打开或关闭I3C控制器。
I3C控制器配置：获取或配置I3C控制器参数。
I3C消息传输：通过消息传输结构体数组进行自定义传输。
I3C带内中断：请求或释放带内中断。

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。若有多个从机同时发出中断请求，I3C主机则通过从机地址进行仲裁，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设备都应以两种方式之一来唯一标识：

1）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；

2）在任何情况下，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，I3C模块接口适配模式采用统一服务模式，这需要一个设备服务来作为I3C模块的管理器，统一处理外部访问，这会在配置文件中有所体现。统一服务模式适合于同类型设备对象较多的情况，如I3C可能同时具备十几个控制器，采用独立服务模式需要配置更多的设备节点，且服务会占据内存资源。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。

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。一路I3C总线上，可以连接多个设备，这些设备可以是I2C从设备、I3C从设备和I3C次级主设备，但只能同时存在一个主设备，一般为控制器本身。

图 1 I3C物理连线示意图

约束与限制

I3C模块当前仅支持轻量和小型系统内核（LiteOS-A），不支持在用户态使用。

使用指导

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，与其他接口（如 UART 串口等）的设备进行通信。

接口说明

I3C模块提供的主要接口如表1所示，具体API详见//drivers/hdf_core/framework/include/platform/i3c_if.h。

表 1 I3C驱动API接口功能介绍

接口名	接口描述
DevHandle I3cOpen(int16_t number)	打开I3C控制器
void I3cClose(DevHandle handle)	关闭I3C控制器
int32_t I3cTransfer(DevHandle handle, struct I3cMsg *msg, int16_t count, enum TransMode mode)	自定义传输
int32_t I3cSetConfig(DevHandle handle, struct I3cConfig *config)	配置I3C控制器
int32_t I3cGetConfig(DevHandle handle, struct I3cConfig *config)	获取I3C控制器配置
int32_t I3cRequestIbi(DevHandle handle, uint16_t addr, I3cIbiFunc func, uint32_t payload)	请求带内中断
int32_t I3cFreeIbi(DevHandle handle, uint16_t addr)	释放带内中断

说明：
本文涉及的所有接口，仅限内核态使用，不支持在用户态使用。

开发步骤

I3C的使用流程如图2所示。

图 2 I3C使用流程图

打开I3C控制器

在进行I3C通信前，首先要调用I3cOpen打开I3C控制器。

DevHandle I3cOpen(int16_t number);

表 2 I3cOpen参数和返回值描述

参数	参数描述
number	int16_t类型，I3C控制器号
返回值	返回值描述
NULL	打开I3C控制器失败
控制器句柄	打开的I3C控制器句柄

假设系统中存在8个I3C控制器，编号从0到7，以下示例代码为打开1号控制器：

DevHandle i3cHandle = NULL;  // I3C控制器句柄

// 打开I3C控制器
i3cHandle = I3cOpen(1);
if (i3cHandle == NULL) {
   
   
    HDF_LOGE("I3cOpen: i3c open fail.\n");
    return NULL;
}

获取I3C控制器配置

int32_t I3cGetConfig(DevHandle handle, struct I3cConfig *config);

表 3 I3cGetConfig参数和返回值描述

参数	参数描述
handle	DevHandle类型，I3C控制器句柄
config	结构体指针，I3C控制器配置
返回值	返回值描述
HDF_SUCCESS	获取成功
负数	获取失败

获取I3C控制器配置示例：

struct I3cConfig config;

int32_t ret = I3cGetConfig(i3cHandle, &config);
if (ret != HDF_SUCCESS) {
   
   
    HDF_LOGE("I3cGetConfig: get config fail, ret:%d", ret);
    return ret;
}

配置I3C控制器

int32_t I3cSetConfig(DevHandle handle, struct I3cConfig *config);

表 4 I3cSetConfig参数和返回值描述

参数	参数描述
handle	DevHandle类型，I3C控制器句柄
config	结构体指针，I3C控制器配置
返回值	返回值描述
HDF_SUCCESS	配置成功
负数	配置失败

配置I3C控制器示例：

struct I3cConfig config;

config->busMode = I3C_BUS_HDR_MODE;
config->curMaster = NULL;
int32_t ret = I3cSetConfig(i3cHandle, &config

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