【实战经验】STM32F4xxx的I2C总线挂起异常处理

zero99 · 发表于 2017-1-4 17:08:19

前言
客户使用I2C对EEPROM进行读取操作时，正常读取的最后一个字节，主机会传送一个NACK给EEPROM，以便结束该次读取过程，如果主器件给出ACK，而程序又默认结束读取过程，会出现EEPROM认为主机还需要读取数据，但此后SCL的时钟不会给出，将导致I2C总线被挂起占用，此时START，STOP命令将不会再次成功送出信号；本文针对这个异常状况结合实际应用问题给出处理方法。

问题背景
在实际应用中，如果使用中断方式或者DMA方式给出I2C的处理机制，在读取最后一个字节需要给出NACK的时候，如果此时延迟或者错误给出了ACK，I2C总线将被EEPROM挂起；该问题已经在客户端出现，但出现随机，很难判定何时出现，但确实是一个应用隐患，因为此时无法通过寄存器发送START，STOP命令；

判断依据
为判定是主机（STM32F4xx）给出的ACK，还是从机（EEPROM）拉低ACK，需要加入辅助电路，如下：

使用示波器探头察看A点电平，如果是EEPROM拉低电平的，则测试点电平为0V，如果是STM32F4xx端给出的ACK，拉低电平的，在A点测试将是大于0电平的一个波形存在；
波形分析
正常读取波形

异常读取波形

在异常读取波形后，程序给出的起始终止条件将不会被执行；

处理方法
当出现上述异常时，写I2C外设寄存器方法将不起作用，I/O端口产生不了需要退出的波形，只能通过I/O口强拉效果退出，可以有两种方法进行处理：
方法一：当出现异常总线占用时，直接复位I2C外设，以及重新初始化I2C端口，I/O口配置为上拉模式的，产生虚拟的STOP波形；此时因为MCU端口的强拉作用，将产生一个类似于STOP的I2C退出效果；
方法二：I/O口配置为上拉模式的，SDA设置为高电平，产生虚拟的SCL波形，产生9个SCL波形，虚拟最后一个字节的读取，以便从机退出异常状态。

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