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【实战经验】I2C配置顺序引发的异常案例

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zero99 发布时间:2017-5-31 11:06
I2C配置顺序引发的异常案例
: O) X- l" f5 X  n& D) _3 R8 d
前言& `: d( }- P9 ]: ~
        在参考Cube软件包中I2C例程后, 根据应用需要新增了一路I2C接口,结果新增I2C无法收发数据。本文主要对问题进行描述,分析产生原因,提供解决方法。" i+ i; ~; s4 M9 {5 Y

/ x( g9 ?8 H% o* t' U3 N一 问题描述
# v7 U1 s& ~# r5 ~6 G, q: v       如前言所述,现象表现为I2C无法收发数据。得无法理解之处,在于之前已经完成了I2C的移植工作,并且运行正常。现在遵照正确的方式,新添一路I2C接口,只是更改了对应的I2C接口及引脚,为什么无法收发数据。简化测试程序如下。
. j& ^  q3 j& @- R, c. _
11.jpg 5 @3 ?! v0 x0 G( ~& u6 x! F  s
12.jpg
! V+ P3 Y* d0 \$ ~) b0 a
  K' \: f! o1 b: M5 J8 X二 现象分析5 V- u/ Z! m9 u0 I4 j
     将上述程序在STM32F469i-Disco板上实现,复现现象并寻找规律。发现规律如下:
  `. h5 i9 T, F+ S
13.jpg 2 Y7 x+ O* g* M% }8 M# Y- L& i
      分析上表可以发现问题的产生与硬件设计有一定关系。观察发现,如果I2C没有外部上拉时,会导致问题产生。
% U! O  w4 x$ b9 V2 \1 v      通过单步调试,定位于HAL_I2C_Master_Transmit(),在这个函数中调用的I2C_WaitOnFlagUntilTimeout()无法执行异常,返回HAL_BUSY,导致了I2C写功能失败。在I2C_WaitOnFlagUntilTimeout函数内部,是对忙标志位BUSY@I2Cx_SR2的检测。通过对参考手册的阅读(如下截图所述),如果在未占用I2C总线时,SDA或SCL引脚存在低电平,则意味着总线处于忙状态。这种检测机制在I2C接口失能时依然工作。# ^0 ~5 m" B: A; k- D* g
14.jpg
0 Y2 a; G' b; M9 q% O
      结合程序中调用顺序,在I2C3时钟使能时,虽然I2C3没有使能,但是忙状态检测已经开始。由于对应的SCL引脚上无上拉电阻,并且由于还未对I2C3的SCL引脚进行配置。此时SCL引脚为浮空输入状态,实际测量发现为低电平, BUSY标志被置位。3 T+ O5 h, k1 h3 X1 A5 W

" R. f0 A5 M, _1 n! O. R" K/ q三 解决方法
  c7 i# I) r- @: P     通过现象及分析,可了解到问题可通过硬件或者软件解决。4 y% l) Y/ q/ N/ x
     硬件上,为SDA、SCL引脚提供外部的I2C上拉电阻,问题不在出现。% `# u/ d* s! w% W  F1 Q1 q
     软件上,能够发现对于SCL、SDA引脚配置中,会启用内部上拉。通过将I2C时钟使能放于I2C引脚配置语句后面,问题不再出现。: ^: X+ w2 ^% w9 `, k1 m* Q
     需要注意, I2C的SDA、SCL引脚内部上拉电阻,为弱上拉。使用者可以通过对应型号STM32的数据手册,查看对应引脚的上拉电阻,以便判断是否能够满足应用需要。如下为STM32F469 上拉电阻信息截图。
/ [$ d7 {( F2 x6 }) T- x' g6 T 15.jpg   H9 A. P  u: f. Q: T* H5 e- [

6 K* U6 ]; p, f, X6 ~2 t; y3 H

# _) J7 k4 e: f, B, u" U I2C配置顺序引发的异常案例.pdf (261.25 KB, 下载次数: 135)
收藏 1 评论12 发布时间:2017-5-31 11:06

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12个回答
moyanming2013 回答时间:2017-5-31 12:24:30
学习了。
arenas 回答时间:2017-6-1 10:23:42
感谢分享经验,学习了
samhong 回答时间:2017-6-6 15:24:02
谢谢分享经验.
supermiao123 回答时间:2017-6-7 15:04:14
谢谢分享经验
epochal 回答时间:2017-6-15 23:06:34
谢谢分享!!!
HenryChen 回答时间:2017-9-13 14:36:46
谢谢分享!!!
waiman 回答时间:2018-1-25 09:16:08
我发现很奇怪的问题," H: k$ E5 Y, o
STM32L053C8T6   
# c4 n( ^7 ?  |8 q, uCubmex 4.23  
5 D9 T% M' b% k0 ?L0包 1.106 \4 b5 F. ~- [! G( ]& \

8 F3 P$ T7 |; ?$ P新配置Cubmex工程,只生成I2C,MSI 2MHz主频,在低功耗配置,能正常读写I2C设备。
  N. ~2 O  j( Q( c, I  ~) ~8 }% f' L2 Z
但一打开LCD+RTC+I2C,MSI 2MHz主频,在低功耗配置的情况下,I2C_WaitOnFlagUntilTimeout()返回TimeOUT: ]. C6 n" @7 n+ y! P2 K9 \

/ k( p2 U) \9 i0 f( c, ?+ G' W4 ^. n8 i- w, j
waiman 回答时间:2018-1-25 09:17:34
没用打开LCD RTC的情况下,用逻辑分析仪可以读出I2C有数据通信。
! ?9 e0 F$ Q  p$ [+ m/ o, X# T3 @一旦打开LCD RTC之后,I2C就没用数据输出了
天眼tianyan 回答时间:2018-11-26 16:13:07
受教了
VRichard 回答时间:2018-11-30 16:28:09
这方法,确实可以,但是我们的I2C设计,外面接有上拉电阻,有时候也会出现卡在 I2C_WaitOnFlagUntilTimeout() 这个地方,将I2C时钟放后面测试就没有问题,不知道为什么。。。
xujiantj 回答时间:2019-1-11 11:05:01
学习了
适苦欲死 回答时间:2019-1-11 11:11:46
经验之谈,新手多多聆听                                          

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