2. RK平台Sensor硬件接口：I2C/SPI/GPIO接口规范、Sensor供电与复位时序、中断引脚配置要求

在RK平台进行Sensor驱动移植时，硬件接口的规范理解是驱动正确运行的基础。本章将深入剖析Sensor与主控SoC之间的物理连接方式，涵盖I2C/SPI/GPIO三大接口的电气特性与协议规范、Sensor供电与复位时序要求，以及中断引脚的配置策略。掌握这些内容，能有效避免硬件适配阶段的低级错误，为后续驱动性能优化打下坚实基础。

2.1 I2C/SPI/GPIO接口规范

RK平台Sensor通常通过I2C或SPI总线进行寄存器配置与数据读取，GPIO则用于中断通知、使能控制及电源管理。不同接口在速率、引脚数、功耗和适用场景上存在显著差异。

2.1.1 I2C接口规范

I2C是RK平台Sensor最常用的控制总线，采用两线制（SCL时钟线、SDA数据线）半双工通信。RK SoC的I2C控制器支持标准模式（100kHz）、快速模式（400kHz）和高速模式（3.4MHz），实际速率需根据Sensor数据手册与PCB走线长度综合确定。

I2C通信时序包含起始条件、从机地址+读写位、应答位、数据字节和停止条件。RK平台DMA引擎支持I2C多字节传输，可显著降低CPU占用率。

// 设备树中I2C节点配置示例
&i2c1 {
    status = "okay";
    clock-frequency = <400000>;  // 400kHz快速模式
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&i2c1m0_xfer>;

    sensor_gyro: gyro@68 {
        compatible = "rkhw,gyro-sensor";
        reg = <0x68>;           // 7位从机地址
        interrupt-parent = <&gpio0>;
        interrupts = <RK_PB2 IRQ_TYPE_EDGE_RISING>;
        vdd-supply = <&vcc_3v3>;
        vio-supply = <&vcc_1v8>;
    };
};

2.1.2 SPI接口规范

SPI接口采用四线制（SCLK、MOSI、MISO、CS），全双工通信，适用于需要高速数据流传输的Sensor，如6轴惯性测量单元（IMU）或高分辨率磁力计。RK平台SPI控制器支持主从模式，时钟极性（CPOL）和相位（CPHA）可配置，最大速率可达50MHz。

SPI通信的典型时序要求包括：CS低电平有效建立时间、数据采样沿对齐、以及CS释放后的最小空闲时间。RK平台通过SPI控制器内部的FIFO和DMA支持，可实现零CPU干预的批量数据传输。

// 设备树中SPI节点配置示例
&spi2 {
    status = "okay";
    max-freq = <10000000>;     // 10MHz
    cs-gpios = <&gpio3 RK_PC4 GPIO_ACTIVE_LOW>;

    sensor_accel: accel@0 {
        compatible = "rkhw,accel-sensor";
        reg = <0>;              // CS片选索引
        spi-max-frequency = <10000000>;
        spi-cpha;               // CPHA=1
        spi-cpol;               // CPOL=1 (模式3)
        interrupt-parent = <&gpio1>;
        interrupts = <RK_PA3 IRQ_TYPE_EDGE_FALLING>;
    };
};

2.1.3 GPIO接口规范

GPIO在Sensor系统中承担多重角色：中断请求输入、复位输出、电源使能、以及低速数据模拟。RK SoC的GPIO控制器支持内部上拉/下拉、驱动能力配置（2mA/4mA/8mA/12mA）以及中断触发类型（上升沿、下降沿、高电平、低电平）。

2.2 Sensor供电与复位时序

Sensor的供电与复位时序直接影响芯片内部状态机的初始化正确性。时序不满足可能导致Sensor无法识别、寄存器读写异常或数据输出错误。RK平台通过PMIC（电源管理芯片）或LDO为Sensor提供独立供电轨，并通过GPIO控制复位信号。

2.2.1 供电时序要求

多数Sensor需要两路供电：VDD（主电源，通常为2.8V~3.6V）和VIO（I/O接口电源，通常为1.8V或3.3V）。上电顺序要求VDD先于VIO建立，或两者同时上升；下电顺序则相反，VIO先于VDD掉电。时序窗口通常要求在0~10ms内完成。

2.2.2 复位时序规范

复位信号用于将Sensor内部寄存器恢复到默认状态。复位方式分为硬件复位（通过GPIO拉低RST引脚）和软件复位（通过I2C/SPI写入复位寄存器）。硬件复位时序要求包括：复位低电平保持时间（通常≥1μs）、复位释放后的稳定等待时间（通常≥5ms）。

// 硬件复位时序实现示例
static int sensor_hardware_reset(struct sensor_device *sensor)
{
    // 拉低复位引脚
    gpiod_set_value(sensor->reset_gpio, 0);
    // 保持低电平至少1ms（满足Sensor要求）
    usleep_range(1000, 2000);
    // 释放复位
    gpiod_set_value(sensor->reset_gpio, 1);
    // 等待内部初始化完成（数据手册要求5ms）
    msleep(5);
    
    // 复位后需重新配置寄存器
    return sensor_init_registers(sensor);
}

2.3 中断引脚配置要求

中断引脚是Sensor向SoC报告数据就绪、事件触发或错误状态的关键信号线。正确的中断配置能实现低功耗轮询替代方案，显著降低系统功耗。RK平台GPIO中断控制器支持多种触发类型，并可通过pinctrl子系统进行引脚复用与电气特性配置。

2.3.1 中断触发类型选择

不同Sensor的中断输出特性各异，需根据数据手册选择匹配的触发类型。常见中断类型包括：

• 上升沿触发： Sensor在事件发生时将引脚从低电平拉高，适用于推挽输出型中断。
• 下降沿触发： Sensor在事件发生时将引脚从高电平拉低，适用于开漏输出型中断（需外部上拉）。
• 电平触发（高/低）： 中断信号持续有效直到被清除，适用于需要锁存中断状态的Sensor。

2.3.2 中断引脚电气配置

中断引脚的电气特性直接影响信号完整性。RK平台通过pinctrl配置GPIO的驱动能力、上下拉状态和施密特触发器使能。对于开漏输出的中断引脚，必须使能内部上拉或添加外部上拉电阻（典型值4.7kΩ~10kΩ）。

// 设备树中中断引脚pinctrl配置
pinctrl: pinctrl {
    sensor_int: sensor-int {
        rockchip,pins =
            <0 RK_PB2 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_up>;  // 上拉输入
    };
};

// 驱动中中断申请示例
static int sensor_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct device *dev = &pdev->dev;
    struct sensor_device *sensor = dev_get_drvdata(dev);
    
    // 获取中断号
    sensor->irq = platform_get_irq(pdev, 0);
    if (sensor->irq < 0)
        return sensor->irq;
    
    // 申请中断，使用线程化IRQ避免在ISR中执行耗时操作
    ret = devm_request_threaded_irq(dev, sensor->irq,
                    NULL, sensor_irq_handler,
                    IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_ONESHOT,
                    "sensor_int", sensor);
    if (ret) {
        dev_err(dev, "Failed to request irq %d\n", sensor->irq);
        return ret;
    }
    
    return 0;
}

2.3.3 中断共享与优先级

在RK平台中，多个Sensor可能共享同一中断线（通过GPIO Bank的共享中断机制）。此时需在中断处理函数中轮询各Sensor的中断状态寄存器以确定中断源。中断优先级方面，Sensor中断通常配置为普通IRQ，避免在实时性要求极高的场景下使用FIQ（快速中断）。