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如何解决I2C器件死锁的问题?

发布时间:2019-07-23 19:53 来源:未知 编辑:admin

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  展开全部正常情况下,I2C总线协议能够保证总线正常的读写操作。但是在某些异常情况下会导致I2C总线锁死。例如主控制器突然复位、或者I2C总线上存在干扰、或者电源异常等都可能导致I2C总线C主设备进行读写操作的过程中,主设备在开始信号后控制SCL产生8个时钟脉冲。然后拉低SCL信号为低电平,在这个时候,从设备输出应答信号,将SDA信号拉为低电平 如果这个时候主设备异常复位,SCL就会被释放为高电平。此时,如果从设备没有复位,就会继续I2C的应答,将SDA拉为低电平,直到SCL变为低电平,才会结束应答信号。而对于I2C主设备来说,复位后检测SCL和SDA信号,如果发现SDA信号为低电平,则会认为I2C总线被占用,会一直等待SCL和SDA信号变为高电平。这样,I2C主设备等待从设备释放SDA信号,而同时I2C从设备又在等待主设备将SCL信号拉低以释放应答信号,两者相互等待,I2C总线进入一种死锁状态。

  同样,当I2C进行读操作,I2C从设备应答后输出数据,如果在这个时刻I2C主设备异常复位而此时I2C从设备输出的数据位正好为0,也会导致I2C总线进入死锁状态。

  广州致远电子ARM核心板使用IIC设备时,遇到总线死锁是如何让总线死锁恢复呢,常用方法如下:

  (1) 尽量选用带复位输人的I2C从器件,从I2C总线死锁产生的原因可以发现I2C总线死锁的一个必要条件是主设备复位了而从设备没有复位。如果从设备选用带复位输入的芯片,将主从设备的复位信号连接在一起,当外部产生复位事件时,主从设备同时复位,这样就不会发生I2C总线死锁现象了。 这种方法的缺点也是显而易见的,首先,大部分I2C从器件都没有复位输入,器件选型受到了很大的限制;其次,这种对于主设备集成看门狗引起的复位也没有效果。

  (2) 将所有的从I2C设备的电源连接在一起,通过M0S管连接到主电源,而MOS管的导通关断由I2C主设备来实现一般来说,I2C主设备都是具有运算单元的处理器。控制功能可以通过处理器的GPIO来实现。每次主设备复位时,运行程序控制GPIO关断MOS,使从设备失去电源。 然后延时一段时间后再导通MOS管,给从设备上电,从而达到让从设备强制复位的效果。这种方法能弥补第一种方法的不足,但是会增加电源设计的复杂性,影响Layout设计时电源的完整性; 同时还需要更改处理器的底层boot代码,影响底层软件的通用性和可移植性。

  (3) 在I2C从设备设计看门狗的功能。当I2C从设备检测到自身处于应答状态或者低电平输出超过指定时间时,看门狗动作,复位I2C从设备。这种情况下不用增加额外的硬件设计,但是要求I2C从设备具有可编程功能,比较适合从设备是单片机或CPLD的情况。

  (4) 在I2C主设备中增加I2C总线C主设备复位后,如果检测到SDA数据线C 中的SCL时钟线位数据的情况),这样I2C从设备就可以完成被挂起的读操作,从死锁状态中恢复过来。这种方法有很大的局限性,因为大部分主设备的I2C模块由内置的硬件电路来实现。软件并不能够直接控制SCL信号模拟产生需要时钟脉冲。使用此种方法可以使用IO模拟I2C,SCL时钟易控制。

  (5) 在I2C总线上增加一个额外的总线恢复设备,这个设备监视I2C总线。当设备检测到SDA信号被拉低超过指定时间时,就在SCL总线C从设备完成读操作,从死锁状态上恢复出来。总线恢复设备需要有具有编程功能,一般可以用单片机或CPLD实现这一功能。

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