【实战经验】I2C配置顺序引发的异常案例

1万 · 2017-5-24 15:47

本帖最后由香水城于 2017-8-11 14:17 编辑

I2C配置顺序引发的异常案例

前言
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。

一问题描述
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。

二现象分析
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：

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。
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。

   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。

三解决方法
   通过现象及分析，可了解到问题可通过硬件或者软件解决。
   硬件上，为SDA、SCL引脚提供外部的I2C上拉电阻，问题不在出现。
   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。
   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。

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