I2C从机挂死分析和解决方法

因为IIC的线与结构，只要总线上任何一个器件拉低了SDA或者SCL，其他器件都无法拉高它们，看到的都是低电平。如果有器件不释放总线，则整个总线上的通讯都会被暂停，I2C总线挂死。

I2C主机一般是可编程的器件，受我们控制，如果主机主动拉低了总线，我们可以通过调试代码了解原因，也可以很方便的通过复位I2C外设或者复位芯片来退出这种状态。而I2C从机往往

不带RESET引脚，如果挂死了总线即使整个系统复位都无法解除，仅重新上下电才可以恢复。很多系统上是不可接受的，因此我们需要更加小心的处理I2C从机挂死的情况，下面分析也是针对

I2C从机挂死来写的。

• SDA挂死

          先来看下哪些情况下I2C从机会需要拉低SDA线。

1. 主机向从机写数据或地址时，从机如果发出ACK应答，则会第9个CLK的期间拉低SDA
2. 主机读数据的时候，从机会在bit为0时对应的CLK期间拉低SDA
   I2C协议SCL为高的时候，SDA电平应保持，而等到SCL为低后（也就是下降沿后）才能发生改变。如果在上面几个CLK的前半个周期SCL拉高后主机不再拉低呢？从机会有什么动作？YES，从机会持续拉低着SDA，直到见到下一个他应该输出高电平的下降沿。最常见的情况就是主机在通讯的过程中产生了复位。由于复位动作通常会立刻执行，外设状态机都恢复到默认状态，也就发不出完整的CLK了。那么等到主机复位完成回来后，SCL为高，SDA被从机拉低。主机无法发起START起始条件，不能开始下一次与从机的通讯，这称为SDA挂死。要想办法恢复，我们先得知道从机什么时候会释放SDA。由于刚刚的SCL下降沿没有给出来，恢复总线要做的第一件事情就是在想办法用GPIO在SCL线上模拟一个下降沿，让从机状态机继续走下去。只发一个下降沿并不一定能将SDA释放，因为我们并不清楚当主机复位异常发生时刻从机到底处于图中哪一个状态，所以需要逐个CLK去探测，直到见到SDA被释放了，我们才终止并且发送STOP条件告诉从机这次通讯结束了。如果在地址字节第9个CLK拉高后主机复位。在模拟的第一个时钟低电平期间就可以看到SDA的释放，随后主机先拉低SDA，再模拟一个STOP结束条件。

                                                                                                

                                                                                                                                                   流程图

    

   SCL挂死

   I2C从机主动拉低SCL线在规范中是一个合法的行为，称之为Clock Stretching（时钟扩展，我一般叫他时钟同步）。通常是主机请求数据（ 收或者发）后从机需要一些时间处理，且没有多余Buffer可以接收接或者提供接下来的数据的时候

   从机则会拉低SCL一段时间直到有新的数据准备好。SCL挂死（也就是前面所说一直拉低SCL）这种情况在标准I2C从器件上基本不会出现，因为只要芯片还在正常工作buffer总算有准备好的时候，自然就就释放SCL了。往往是使用用户使

   用MCU作为I2C从机时，程序设计上的问题导致MCU无法读取&填充buffer而导致，重点分析MCU I2C中断服务程序。

   1. I2C中断服务程序被意外屏蔽
   2. 中断服务程序中陷入了一些标志位查询的while(flag != xxx)死循环
   3. I2C功能系统被意外禁止