I2C匯流排被佔用

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最近發現訪問I2C裝置時，主裝置複位可能會引起i2C死結，表現為SCL為高，SDA一直為低，後發現是從裝置拉死i2c匯流排，從裝置斷電之後，SDA變高，上電後通

信正常。後來通過拉低SCL訊號線，SDA就會自動變成高電平，i2c匯流排恢複。
    在正常情況下，I2C匯流排協議能夠保證匯流排正常的讀寫操作。但是，當I2C主裝置異常複位時(看門狗動作，板上電源異常導致複位晶片動作，手動按鈕複位

等等)有可能導致I2C匯流排死結產生。下面詳細說明一下匯流排死結產生的原因。

    在I2C主裝置進行讀寫操作的過程中.主裝置在開始訊號後控制SCL產生8個時鐘脈衝，然後拉低SCL訊號為低電平，在這個時候，從裝置輸出應答訊號，將SDA

訊號拉為低電平。如果這個時候主裝置異常複位，SCL就會被釋放為高電平。此時，如果從裝置沒有複位，就會繼續I2C的應答，將SDA一直拉為低電平，直到SCL

變為低電平，才會結束應答訊號。而對於I2C主裝置來說.複位後檢測SCL和SDA訊號，如果發現SDA訊號為低電平，則會認為I2C匯流排被佔用，會一直等待SCL和SDA

訊號變為高電平。這樣，I2C主裝置等待從裝置釋放SDA訊號，而同時I2C從裝置又在等待主裝置將SCL訊號拉低以釋放應答訊號，兩者相互等待，I2C匯流排進人一

種死結狀態。同樣，當I2C進行讀操作，I2C從裝置應答後輸出資料，如果在這個時刻I2C主裝置異常複位而此時I2C從裝置輸出的資料位元正好為0，也會導致I2C總

線進入死結狀態。

 方法

    (1)盡量選用帶複位輸人的I2C從器件。

    (2)將所有的從I2C裝置的電源串連在一起，通過MOS管串連到主電源，而MOS管的導通關斷由I2C主裝置來實現。
    (3)在I2C從裝置設計看門狗的功能。

    (4)在I2C主裝置中增加I2C匯流排恢複程式。

    每次I2C主裝置複位後，如果檢測到SDA資料線被拉低，則控制I2C中的SCL時鐘線產生9個時鐘脈衝(針對8位元據的情況，“9個clk可以啟用”的方法來自NXP

的文檔，NXP（Philips）作為I2C匯流排的鼻祖，這樣的說法是可信的)，這樣I2C從裝置就可以完成被掛起的讀操作，從死結狀態中恢複過來。

I2C匯流排死結原因及解決方案 - dp - dp: 生活的腳步，進步的點滴...

    這種方法有很大的局限性，因為大部分主裝置的I2C模組由內建的硬體電路來實現，軟體並不能夠直接控制SCL訊號類比產生需要時鐘脈衝。 或者，發送

I2C_Stop條件也能讓從裝置釋放匯流排。

    如果是GPIO類比I2C匯流排實現，那麼在I2C操作之前，加入I2C匯流排狀態檢測I2C_Probe ，如果匯流排被佔用，則可嘗試恢複匯流排，待匯流排釋放後，再進行操作

。要保證I2C操作最小單元的完整性，不被其他事件（中斷、高優先順序線程，等）打斷。

   (5)在I2C匯流排上增加一個額外的匯流排恢複裝置。這個裝置監視I2C匯流排。當裝置檢測到SDA訊號被拉低超過指定時間時，就在SCL匯流排上產生9個時鐘脈衝，使

I2C從裝置完成讀操作，從死結狀態上恢複出來。匯流排恢複裝置需要有具有編程功能，一般可以用單片機或CPLD實現這一功能。

    (6)在I2C上串人一個具有死結恢複的I2C緩衝器，如Linear公司的LTC4307是一個雙向的I2C匯流排緩衝器，並且具有I2C匯流排死結恢複的功能。LTC4307匯流排輸

入側串連主裝置，匯流排輸出側串連所有從裝置。當LTC4307檢測到輸出側SDA或SCL訊號被拉低30ms時，就自動斷開I2C匯流排輸入側與輸出側的串連.並且在輸出側

SCL訊號上產生16個時鐘脈衝來釋放匯流排。當匯流排成功恢複後，LTC4307會再次串連輸入輸出側，使匯流排能夠正常工作。