STM32H5 I3C P3T1755 测试笔记

I3C 简介

I3C（Improved Inter-Integrated Circuit）是由MIPI联盟制定的下一代串行控制总线接口标准，旨在统一传统I²C和SPI的优点，为现代传感器系统提供更高性能、更低功耗的解决方案:

• 两线接口（SDA和SCL），向下兼容传统I²C设备, 但是外部不需要像I2C那样上拉, 内部可以动态切换（开漏+推挽, Open-Drain + Push-Pull)
• SDR模式：基础速率12.5 MHz（实际数据速率约11 Mbps）; HDR模式：最高可达33.3 Mbps原始速率（实际速率约30 Mbps）, 有多种多种HDR子模式（HDR-DDR、HDR-BT、HDR-TSL）; I3C 甚至可以类似 QSPI 那样, 到100Mbps（四通道模式）; 本篇主要是 SDR 模式.
• 部分亮点:

• 带内中断（IBI, In-Band Interruption）：从设备可通过总线本身发起中断，无需额外引脚
• 动态地址分配（DAA, Dynamic Address Assignment）：控制器可为从设备动态分配地址，支持热插拔
• 通用命令码（CCC, Common Command Code）：标准化的控制命令集，用于总线管理和设备配置
• 热加入（Hot Join）：支持设备在系统运行时动态加入总线. (注: 本篇不探讨这个功能)

• 版本演进:

• v1.0, 2017年, 定义基础协议框架
• v1.1, 2022年, 增强HDR模式，新增GETCAPS CCC命令
• v1.1.1, 2023年, 修正兼容性问题
• v1.2, 2024年底, 整理内容，分清强制与可选特性
• 嵌入式中一般是 I3C Basic, 是MIPI I3C成员版本的一个丰富子集，以无版税条款授权，适用于更广泛的嵌入式应用

STM32H5 I3C

具体文档参考 Introduction to I3C for STM32 MCUs - Application note, 这里尽量不摘录了.

当前支持 I3C 的 STM32 系列有: STM32H5、STM32H7R3/7S3、STM32H7R7/7S7、STM32U3、STM32N6、STM32C5 等. 纯I3C(Pure I3C)总线, SCL 在推挽模式下可运行至 12.5 MHz，在开漏模式下可运行至 4 MHz。如 STM32H5, 仅支持 I3C SDR, 支持 MIPI I3C 规范 v1.1 中 I3C 主控制器、辅助控制器和目标设备的所有功能.

动态地址最好参考下表, 本篇用的 0x30 和 0x31

I3C 总线数据格式, 基本是单个或多个这样的片段拼起来的

片段内部的速率并不是恒定的, 会在 OD 和 PP 间来回切换, 如

I3C 常见缩写

• S = START, 起始
• Sr = repeated START, 重复/重新起始位, 与 S 区别是无需先发P(停止位)
• P = STOP, 停止
• T: Transition bit (parity bit for write data) from controller
• T*: transition bit (end of data for read data) from controller and/or from target.
• ACK = acknowledge, acknowledge from the addressed target without handoff
• NACK = not acknowledged
• 7h'7E 或 7'h30, 7是7bit二进制数如I3C的7bit地址, h hex 十六进制, 后面的十六进制数取低7bit. 7h'7E 是 I3C 的广播地址
• W, Write, 写
• R, Read, 读
• A, Address 地址
• D, Data 数据
• OD, Open Drain 开漏
• PP, Push Pull 推挽
• PAR, Parity, 校验位

CubeMX 配置选项

以 STM32H503 I3C1 的 Controller 模式为例, 主时钟是250MHz.

部分参数解释:

• SDA Rise Time (ns), 350(默认, 适用中等长度I3C总线), SDA 信号上升时间，单位为纳秒, 用于计算总线时序补偿，需匹配实际硬件上拉电阻和电容负载
• Bus usage, I3C pure bus, 纯I3C总线, 另一个选项是 Mixed I3C and I2C, 本篇是纯I3C
• 开漏(OD)频率 2.551MHz, 推挽(PP)频率 12.5MHz, I3C 占空比 40%. (250M / 12.5M = 20, 20 * 0.4 = 8 => 0x07 + 1, 20 * 0.6 = 12 => 0x0b + 1, 如果想设置 1MHz, 50%占空比, 就是 0x7C 0x7C)
• SDA Hold Time, SDA 数据保持时间, 保持 0.5 个内核时钟周期
• Wait Time, 主控制器和新控制器在发出启动信号前应等待的时间（ns）
• Target Hot Join Acknowledgement, Disable, 不自动响应设备的热加入请求
• Own Dynamic Address, 控制器自身动态地址, 最好是按建议的地址范围设置

P3T1755 I3C

P3T1755 简介

P3T1755DP, 温度传感器, I3C, I²C, TSSOP, 12位, ±0.5°C | NXP 半导体 :

• 支持2线串行I3C(高达12.5MHz 推挽模式)和I²C(高达3.4MHz)

• I2C下支持 32 个目标地址、SMBus Alert、通用呼叫、超时功能（SDA/SCL 拉低 > 45ms 复位）
• I3C下支持动态地址分配、IBI 带内中断（无额外中断引脚）、48 位 Provisional-ID、BCR/DCR 寄存器

• 范围 –40°C ~ +125°C, 12bit 二进制补码存于温度寄存器, 分辨率为 0.0625°C, 精度:

• -20°C ~ +85°C 范围：±0.5°C（最大值）
• -40°C ~ +125°C 全范围：±1°C（最大值）

• 供电电压 1.4V ~ 3.6V, 本篇用于 3.3V
• 封装 TSSOP8：3.0mmx3.0mm
• 工作模式:

• 连续转换模式：持续测温，SD=0（默认）
• 单触发模式（One-shot）：关断模式下触发单次测温，完成后返回关断（OS=1 启动）
• 关断模式：仅保留 I3C/I2C 接口，最小化功耗（SD=1）

• 转换时间（可编程, 配置位 [R1 R0]）

• [0 0] 27.5ms
• [0 1] 55ms(默认)
• [1 0] 110ms
• [1 1] 220ms

• 告警功能

• 模式选择：比较器模式（TM=0，默认）/ 中断模式（TM=1）
• 阈值寄存器：

• THIGH（03h）：高温阈值，默认 80°C
• TLOW（02h）：低温阈值，默认 75°C

• 故障队列[F1 F0]：可编程 1/2/4/6 次连续故障触发告警（默认 2 次）
• 告警极性：POL=0（低有效，默认）/ POL=1（高有效）

原理图与PCB

做了一批 P3T1755 的板子, 放到了 XY 上:

• 纯 I3C 模式, SDA SCL 的上拉电阻不贴, 支持带内中断, 也无需连接 ALERT# 引脚
• A0 A1 A2 用于配置地址
• 3.3V 供电

支持的 CCC 命令

标准文档里 CCC 命令很多, 有些是必须支持的, 有些是选择支持的, P3T1755 支持的 CCC 命令:

CCC 类型	命令代码	命令名称	默认设置	核心功能描述
广播命令	0x00	ENEC	启用	全局启用目标设备的事件驱动中断（如 IBI）
0x06	RSTDAA	-	全局重置所有设备的动态地址分配状态，清除当前动态地址，等待重新分配
0x07	ENTDAA	-	全局触发动态地址分配流程，仅未分配动态地址的设备参与
直接命令	0x80	ENEC	启用	针对单个目标设备启用事件驱动中断（如 IBI）
0x81	DISEC	禁用	针对单个目标设备禁用事件驱动中断（如 IBI）
0x87	SETDASA	-	通过静态地址为指定设备分配动态地址（推荐在 ENTDAA 前使用）
0x88	SETNEWDA	-	为已分配动态地址的设备重新分配新动态地址
0x8D	GETPID	-	读取目标设备的 48 位 Provisional-ID（PID）
0x8E	GETBCR	-	读取目标设备的总线特性寄存器（BCR）
0x8F	GETDCR	-	读取目标设备的设备特性寄存器（DCR）
0x90	GETSTATUS	-	读取目标设备的运行状态寄存器
0x9A	RSTACT	-	配置并查询目标设备的复位操作和时序

如 SETDASA 0x87 通过静态地址(下图0x48)分配动态地址(0x30) 的示例(1MHz, 图中 60 应为 LA 解码错误):

目标地址

I3C 动态分配地址之前, 也是需要不同器件有不同的静态地址的, P3T1755 的地址分配引脚:

• A2 可以连接 GND VCC
• A1 A0 可以连接 GND VCC SDA SCL
• 合计 2 x 4 x 4 = 32 种静态地址, 参考下表, 地址 7’h5E 在 I2C 下可用, 在纯I3C下应避免
• 上面的 PCB 上可以通过移动电阻配置最常用的 8 种地址

32种硬件配置地址表

序号	A2 引脚配置	A1 引脚配置	A0 引脚配置	I2C 目标地址（7bit/7’hXX）	I3C PID BITS [11:0]（二进制 / 十六进制）	备注
1	0	0	SDA	1000000 / 7’h40	000010000000 / 0x800	-
2	0	0	SCL	1000001 / 7’h41	000010000010 / 0x802	-
3	0	1	SDA	1000010 / 7’h42	000010000100 / 0x804	-
4	0	1	SCL	1000011 / 7’h43	000010000110 / 0x806	-
5	1	0	SDA	1000100 / 7’h44	000010001000 / 0x808	-
6	1	0	SCL	1000101 / 7’h45	000010001010 / 0x80A	-
7	1	1	SDA	1000110 / 7’h46	000010001100 / 0x80C	-
8	1	1	SCL	1000111 / 7’h47	000010001110 / 0x80E	-
9	0	0	0	1001000 / 7’h48	000010010000 / 0x810	-
10	0	0	1	1001001 / 7’h49	000010010010 / 0x812	-
11	0	1	0	1001010 / 7’h4A	000010010100 / 0x814	-
12	0	1	1	1001011 / 7’h4B	000010010110 / 0x816	-
13	1	0	0	1001100 / 7’h4C	000010011000 / 0x818	-
14	1	0	1	1001101 / 7’h4D	000010011010 / 0x81A	-
15	1	1	0	1001110 / 7’h4E	000010011100 / 0x81C	-
16	1	1	1	1001111 / 7’h4F	000010011110 / 0x81E	-
17	0	SDA	SDA	1010000 / 7’h50	000010100000 / 0x820	-
18	0	SDA	SCL	1010001 / 7’h51	000010100010 / 0x822	-
19	0	SCL	SDA	1010010 / 7’h52	000010100100 / 0x824	-
20	0	SCL	SCL	1010011 / 7’h53	000010100110 / 0x826	-
21	1	SDA	SDA	1010100 / 7’h54	000010101000 / 0x828	-
22	1	SDA	SCL	1010101 / 7’h55	000010101010 / 0x82A	-
23	1	SCL	SDA	1010110 / 7’h56	000010101100 / 0x82C	-
24	1	SCL	SCL	1010111 / 7’h57	000010101110 / 0x82E	-
25	0	SDA	0	1011000 / 7’h58	000010110000 / 0x830	-
26	0	SDA	1	1011001 / 7’h59	000010110010 / 0x832	-
27	0	SCL	0	1011010 / 7’h5A	000010110100 / 0x834	-
28	0	SCL	1	1011011 / 7’h5B	000010110110 / 0x836	-
29	1	SDA	0	1011100 / 7’h5C	000010111000 / 0x838	-
30	1	SDA	1	1011101 / 7’h5D	000010111010 / 0x83A	-
31	1	SCL	0	1011110 / 7’h5E	000010111100 / 0x83C	不支持 I3C SETDASA 命令，纯 I3C 模式不可用
32	1	SCL	1	1011111 / 7’h5F	000010111110 / 0x83E	-

PID BCR DCR

Provisioned ID（PID，48 位设备标识）, 可通过 I3C 的 CCC 命令 GETPID（0x8D） 读取, 包含厂商、设备、配置、版本等信息:

• BITS[47:33], 15bit 厂商 ID, 0x011B（二进制：0000 0001 0001 1011）对应 NXP
• BITS[32], 1bit 标识类型（随机 / 结构化）, 0 代表结构化 ID, 不是随机生成的
• BITS[31:16], 16bit 设备 ID, 0x1520（二进制：0001 0101 0010 1010）是 P3T1755 专属
• BITS[15:12], 4bit 实例 ID, 对应 A0/A1/A2 引脚配置的硬件实例标识
• BITS[11:0], 12bit 设备版本 / I2C 地址映射, 参考上表中的 I3C PID BITS [11:0]（二进制 / 十六进制）列

Bus Characterization Register (BCR), 总线特征寄存器, 0x03, 仅为I3C 目标设备, 不支持 I3C 协议的可选高级功能, 非虚拟目标设备, 不挂载下游子设备, 始终响应 I3C 总线命令，无离线模式, IBI（带内中断）无后续数据字节，仅发送中断标识, 支持 IBI 带内中断（I3C 核心中断方式，无需 ALERT 引脚）, 对 I3C 总线数据速率存在硬件限制（推挽模式最高 12.5MHz，开漏模式按标准时序）

Device Characteristic Register (DCR) , 设备特征寄存器, 参考 I3C Device Characteristics Register | MIPI, 温度传感器对应 0x63

PID BCR DCR 值的读取可以通过 CCC 命令 GETPID GETBCR GETDCR, 也可以尝试 ENTDAA 0x07 辅助采集, 如下(1MHz, PID 0x0236152A0090, BCR 0x03, DCR 0x63):

核心寄存器

寄存器名称	指针地址	读写属性	功能描述
Temp	00h	只读	存储 12 位测温数据（2 字节，低 4 位无效）
Conf	01h	读写	配置工作模式、告警极性、故障队列、转换时间
TLOW	02h	读写	低温阈值寄存器（2 字节，补码格式）
THIGH	03h	读写	高温阈值寄存器（2 字节，补码格式）
指针寄存器	-	不可访问	8 位，低 2 位选择目标寄存器（上电默认选择 Temp）

如读取动态地址 0x30 设备的 0x00 Temp 寄存器, 读到 0x1A60. 图中可以看到, 前面波形稀疏的是 2.551MHz 的开漏模式, 后面波形密集的是 12.5MHz 的推挽模式

对应

参考手册, 去掉低 4 bit, 0x1A6 * 0.0625 = 26.375 ℃

Configuration配置寄存器 0x2A:

• bit 7, OS, One-Shot, 不论单发还是连续总会读到0
• bit [6..5], [R1 R0], 01, 转换时间, 55ms
• bit [4..3], [F1 F0], 01, Fault queue, 2次连续故障触发告警
• bit 2, POL, Polarity, 0, ALERT pin becomes active low
• bit1, TM, Thermostat mode, 1, 中断模式
• bit 0, SD, Shutdown mode, 0, 连续转换状态

STM32H5 P3T1755 I3C 测试

引脚:

• I3C: SDA=PC9 SCL=PC8
• Debug UART: TX=PA2 RX=PA1

接了 2 个 P3T1755, 静态地址分别为 0x48 和 0x4C

工程编译与下载(stlink)

## 工具链, 用 STM32CubeCLI 或 直接套 STM32CubeIDE 的 $TOOLCHAIN_BIN = 'C:\ST\STM32CubeIDE_2.1.0\STM32CubeIDE\plugins\com.st.stm32cube.ide.mcu.externaltools.gnu-tools-for-stm32.14.3.rel1.win32_1.0.100.202602081740\tools\bin' .\build.ps1 build .\build.ps1 flash

串口日志

=== stm32h503_i3c_p3t1755 ===  board        : STM32H503 / I3C1 / USART1  i3c pins     : SDA=PC9 SCL=PC8  uart pins    : TX=PA2 RX=PA1  static scan  : 0x48..0x4F  dynamic base : 0x30  [init] CCC TX DISEC  target=0x7E data=08  [init] CCC TX RSTDAA target=0x7E [init] Static Address Discovery  [init] CCC TX SETDASA target=0x48 data=60  target[1]  static      : 0x48  dynamic     : 0x30  method      : SETDASA  [init] CCC TX SETDASA target=0x49 data=62  [init] CCC TX SETDASA target=0x4A data=62  [init] CCC TX SETDASA target=0x4B data=62  [init] CCC TX SETDASA target=0x4C data=62  target[2]  static      : 0x4C  dynamic     : 0x31  method      : SETDASA  [init] CCC TX SETDASA target=0x4D data=64  [init] CCC TX SETDASA target=0x4E data=64  [init] CCC TX SETDASA target=0x4F data=64 [init] ENTDAA Identity Correlation  [init] CCC TX DISEC  target=0x7E data=08  [init] CCC TX RSTDAA target=0x7E  target[1]  static      : 0x48  strategy    : isolate peers then ENTDAA  [init] CCC TX SETDASA target=0x4C data=62  parked peer : static=0x4C dynamic=0x31  [init] CCC TX ENTDAA target=0x7E  dynamic     : 0x30  pid         : 0x0236152A0090  bcr         : 0x03  dcr         : 0x63  [init] CCC TX DISEC  target=0x7E data=08  [init] CCC TX RSTDAA target=0x7E  target[2]  static      : 0x4C  strategy    : isolate peers then ENTDAA  [init] CCC TX SETDASA target=0x48 data=60  parked peer : static=0x48 dynamic=0x30  [init] CCC TX ENTDAA target=0x7E  dynamic     : 0x31  pid         : 0x0236152A0098  bcr         : 0x03  dcr         : 0x63 [init] Target Summary  count        : 2  target[1]  static      : 0x48  dynamic     : 0x30  pid         : 0x0236152A0090  pid.mfg     : 0x011B  pid.idsel   : 0  pid.part    : 0x152A  pid.inst    : 0x0  bcr         : 0x03  bcr.ibi     : 1  bcr.payload : 0  bcr.roleReq : 0  bcr.offline : 0  bcr.virtual : 0  bcr.adv     : 0  bcr.speed   : 1  dcr         : 0x63  target[2]  static      : 0x4C  dynamic     : 0x31  pid         : 0x0236152A0098  pid.mfg     : 0x011B  pid.idsel   : 0  pid.part    : 0x152A  pid.inst    : 0x0  bcr         : 0x03  bcr.ibi     : 1  bcr.payload : 0  bcr.roleReq : 0  bcr.offline : 0  bcr.virtual : 0  bcr.adv     : 0  bcr.speed   : 1  dcr         : 0x63 I3C bus timing switched to 12.5MHz for private SDR transfers T1[0x48->0x30]=1A60/conf=0x2A/26.375 C T2[0x4C->0x31]=1A60/conf=0x2A/26.375 C IBI setup for T1[0x48->0x30] tempRaw=1A60 temp=26.375 C Config updated for interrupt mode: 0x2A IBI thresholds programmed: T_LOW=27.375 C T_HIGH=27.875 C  [init] CCC TX ENEC   target=0x30 data=01 IBI enabled for T1[0x48->0x30] IBI setup for T2[0x4C->0x31] tempRaw=1A60 temp=26.375 C Config updated for interrupt mode: 0x2A IBI thresholds programmed: T_LOW=27.375 C T_HIGH=27.875 C  [init] CCC TX ENEC   target=0x31 data=01 IBI enabled for T2[0x4C->0x31] T1[0x48->0x30]=1A60/conf=0x2A/26.375 C T2[0x4C->0x31]=1A60/conf=0x2A/26.375 C T1[0x48->0x30]=1A60/conf=0x2A/26.375 C T2[0x4C->0x31]=1A60/conf=0x2A/26.375 C T1[0x48->0x30]=1A50/conf=0x2A/26.312 C T2[0x4C->0x31]=1A60/conf=0x2A/26.375 C T1[0x48->0x30]=1A50/conf=0x2A/26.312 C T2[0x4C->0x31]=1A60/conf=0x2A/26.375 C T1[0x48->0x30]=1AB0/conf=0x2A/26.687 C T2[0x4C->0x31]=1BF0/conf=0x2A/27.937 C IBI event: T2[0x4C->0x31] payload=0x00000000 tempRaw=1CF0 conf=0x2A temp=28.937 C T1[0x48->0x30]=1B20/conf=0x2A/27.125 C T2[0x4C->0x31]=1CF0/conf=0x2A/28.937 C T1[0x48->0x30]=1AC0/conf=0x2A/26.750 C T2[0x4C->0x31]=1C20/conf=0x2A/28.125 C T1[0x48->0x30]=1AB0/conf=0x2A/26.687 C T2[0x4C->0x31]=1BD0/conf=0x2A/27.812 C T1[0x48->0x30]=1A90/conf=0x2A/26.562 C T2[0x4C->0x31]=1B90/conf=0x2A/27.562 C IBI event: T2[0x4C->0x31] payload=0x00000000 tempRaw=1B40 conf=0x2A temp=27.250 C T1[0x48->0x30]=1A80/conf=0x2A/26.500 C T2[0x4C->0x31]=1B40/conf=0x2A/27.250 C T1[0x48->0x30]=1A80/conf=0x2A/26.500 C T2[0x4C->0x31]=1AE0/conf=0x2A/26.875 C T1[0x48->0x30]=1A80/conf=0x2A/26.500 C T2[0x4C->0x31]=1AB0/conf=0x2A/26.687 C T1[0x48->0x30]=1A80/conf=0x2A/26.500 C T2[0x4C->0x31]=1AC0/conf=0x2A/26.750 C

部分说明:

• 初始时用的 1MHz 进行配置, 对0x48..0x4F的静态地址进行了扫描, 识别出了 2个器件 0x48 和 0x4C, 分配了动态ID 0x30 和 0x31, 也读出了 PID BCR DCR 寄存器
• 切换到最大 12.5MHz(推挽, 开漏对应2.551MHz) 进行温度和 Conf 寄存器的读取, 读出一次后, 为了方便测试, IBI 设置高1℃为 T_LOW, 设置高1.5℃为 T_HIGH, 使能 IBI
• 进入1s一次的打印, 用嘴对着 T2 温度传感器吹气, 温度升高到 28.937℃, 高于 T_HIGH 的 27.875℃, 触发IBI event, 之后温度下降到低于 T_LOW 的 27.375℃, 再次触发 IBI event

P3T1755的带内中断后是没有跟具体数据信息的