在恩智浦LPC55S36平台上如何处理I3C协议中的Hot-Join事件

I3C协议与Hot-Join简介

I3C(Improved Inter Integrated Circuit)是由MIPI联盟推出的新一代串行通信协议，旨在替代传统的I2C协议。相比I2C，I3C提供了更高的数据速率、更低的功耗以及更丰富的功能特性，如动态地址分配、In-Band Interrupt（IBI）、Hot-Join、节能模式等。

与传统的I2C协议不同，I3C支持动态地址分配和更高效的事件通知机制。Hot-Join是I3C的关键特性之一，适用于系统运行过程中新增传感器或外设的场景。控制器必须识别该IBI为Hot-Join类型，并决定是否接受该设备加入。

Hot-Join是I3C协议中的一种机制，允许新的目标设备在总线运行过程中加入通信。目标设备通过拉低SDA线并发起In-Band Interrupt (IBI)请求，通知控制器其加入意图。

本文将详细介绍在LPC55S36平台上如何处理I3C协议中的Hot-Join（热插拔）事件，包括控制器寄存器配置、协议流程解析、目标设备代码实现，以及逻辑分析仪截图辅助说明。

硬件环境：

开发板：LPC55S36 EVK

软件环境：

IDE：MCUXpresso IDE v25.06.0

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

基础工程:

lpcxpresso55s36_i3c_interrupt_b2b_transfer_master; lpcxpresso55s36_i3c_interrupt_b2b_transfer_slave

I3C协议中的Hot-Join流程图

根据I3C spe中的Hot-Join流程图，Hot-Join流程概述：

2.1 总线空闲（Bus Idle）

总线处于空闲状态，目标设备检测到总线空闲后尝试发起Hot-Join。

2.2发送Hot-Join请求

设备发出START条件，并发送Hot-Join地址（固定为0x7E）。

RnW=0（写操作），表示Hot-Join请求。

2.3主机响应

主机根据当前总线状态和策略，可能：

2.3.1 ACK：接受Hot-Join

主机发送STOP，表示请求完成。

后续执行DAA(Dynamic AddressAssignment)流程，为新设备分配动态地址。

2.3.2 NACK：拒绝Hot-Join（暂时不允许加入）

设备会稍后重试。

目标设备(Slave) Hot-Join关键代码

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);

为目标设备的hot join请求。

主设备(master) Hot-Join关键代码

在LPC55S36中，控制器通过配置MCTRL寄存器来处理I3C总线上的Hot-Join请求。整个流程分为两个阶段：监听阶段和响应阶段，确保控制器能够灵活应对目标设备的动态接入。

4.1 配置MCTRL寄存器，进入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：

控制器进入自动监听模式，当目标设备拉低SDA发起IBI（如Hot-Join）时，控制器自动检测

kI3C_IbiRespManual：

控制器在收到IBI后不立即响应，而是进入等待状态，由应用程序决定是否ACK或NACK

此阶段的配置是为了确保控制器能够捕捉到Hot-Join请求，并将处理权交给软件层

4.2轮询MSTATUS寄存器，等待Hot-Join IBI到来

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手动ACK Hot-Join请求

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：发起手动ACK/NACK请求

kI3C_IbiRespAck：明确表示接受该Hot-Join请求

此阶段是对第一阶段的补充，完成对目标设备的响应

4.4发送STOP

I3C_MasterEmitStop(I3C0,true);

4.5 执行DAA(Dynamic AddressAssignment)流程

I3C_MasterProcessDAA(EXAMPLE_MASTER, addressList, 8);

逻辑分析仪截图

逻辑分析仪显示，目标设备发起Hot-Join，主设备成功ACK并动态分配地址。

小结

本文基于LPC55S36平台，对I3C Hot Join机制进行了实践验证，完整梳理了Hot Join请求的发起流程以及主机侧的处理逻辑，为I3C总线设备的动态接入提供了可行的实现思路。

作者：Harry Zhang