
问题:) S! I3 v e. c% d! U 该问题由某客户提出,发生在 STM32F103VDT6 器件上。据其工程师讲述:在其产品设计中,使用了STM32 的一个 I2C 接口与一个 EEPROM 通信。在系统靠性测试中发现,经过长时间运行后,STM32 会出现不能读写 EEPROM 的现象。通过 NRST 管脚对 STM32 进行复位,复位后该现象依旧存在。关掉电源,然后重新上电,现象消失。通过进一步测试发现,如果对 STM32 反复做复位操作,会很容易复现这一现象。3 _" R2 ]( ]( j$ ?- {/ x/ x 调研: 修改软件,通过打印监控 I2C 通信程序的流程,及 I2C 接口的各个寄存器的状态。当出现上述现象时,I2C 接口的状态寄存器 SR2 中的 Busy 位置‘1’,状态寄存器 SR1 中的ARLO 位置‘1’。用示波器观察 I2C 总线,发现其 SCL 为高电平,SDA 为低电平。将 STM32 的复位脚拉到地,SCL 及 SDA 的状态不变。检查原理图,确认 I2C 总线上只有 STM32 和EEPROM 两颗器件。6 p5 V9 p, ^, C4 o( j! o1 J ( f9 [7 e0 i' M( }6 i 结论: EEPROM 驱动 I2C 总线进入了非空闲状态,使得 STM32 在接管总线时发生总线仲裁失败,进而失去对总线的控制,无法启动数据的传输。EEPROM 的这种状态可能是通信被意外中断造成的。通过对 STM32进行复位而重现这一现象,在一定程度上吻合了这种猜测。但没有实验和理论依据证实一定是该原因导致了这一问题,是否还有其它原因在起作用,不得而知。 处理:0 q; e' M9 C% U, h8 u 修改软件,加入对 I2C 总线修复的功能。在每次发送起始条件之前首先检测 SR2 中 Busy 位,如果为‘1’,则说明总线上有异常。此时,可由 GPIO 的 OD 模式代替 I2C 通信口接管 SCL 及 SDA 两个管脚。通过翻转 GPIO,向 SCL 信号线上发高电平脉冲,脉冲宽度及间隔匀为 10uS。每发出一个脉冲之后,检测 SDA 信号是否为高电平。若 SDA 信号为已高电平,则将 SCL 拉高,然后向 SDA 信号线发出一个 10uS 宽的低电平脉冲。然后将 SCL 及 SDA 两个管脚交还给 I2C 接口,并通过将 CR1 中的SWRST 位置‘1’后再清‘0’来复位 I2C 接口,使其退出 Busy 状态。如图(一)所示: ![]() # b) T; u5 H. Y5 Y( P A:将 SCL 和 SDA 切换成 GPIO 的 OD 模式; B:发送时钟脉冲并等待 SDA 跳变到高电平; C:在 SDA 上发出一个低电平脉冲;* M9 `6 b& D& T0 _; X D:在 SDA 拉高后,将 SCL 的 SDA 切换回 I2C 接口;3 x0 Q1 \7 O: V5 w1 W5 y' H. k E:通过 CR1 中的 SWRST 位复位 I2C 接口;- f( Z7 O7 E! X3 p$ E! ^3 ~ + u: W% Q$ I5 Q) s9 [" h 建议: STM32 中的 I2C 接口被设计成为主从自适应接口,并充许多个主机共享一条 I2C 总线。I2C 接口在被使能之后,会不断的检测 SCL 及 SDA 的电平与跳变。当发现有低脉冲出现在 SCL 或 SDA 上时,则认为总线进入了 Busy 状态,其 Busy 标志会置‘1’,直到在总线上检测到一个符合要的停止条件之后,才认为总线回到了空闲状态,这时由硬件清除 Busy 标志。当 I2C 接口认为总处于 Busy 状态且不是由自己占用时,会拒绝向总线上发送信号,因为它认为此刻 I2C 总线正在被其它的主机所使用。这时向 I2C 接口发命令,要求产生起始条件,会导致总线仲裁失败。要从这种状态退出,首先要保证总线是处于空闲状态,即 SCL 和 SDA 都为高电平。然后,通过将 CR1 的 SWRST 置‘1’然后清‘0’来复位 I2C 接口,以达到清除 Busy 标志回到空闲状态目的。1 d+ ^& Q: D& V% S0 {, P , S# `$ O; M/ X) @, a% m7 \ |
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