I2C通信一般性問(wèn)題

I2C 總線比較簡(jiǎn)單，可能的問(wèn)題主要出在時(shí)序上，一般設(shè)計(jì)者即使忽略也不太會(huì)有麻煩，但是有幾個(gè)指標(biāo)一定要認(rèn)真考慮：

1.總線驅(qū)動(dòng)能力。上拉電阻和負(fù)載電容決定了總線在某一速率下的穩(wěn)定性。當(dāng)輸出為高時(shí)，電流通過(guò)上拉電阻對(duì)負(fù)載電容充電。上拉越大，電容越大，所需要的時(shí)間就越長(zhǎng)，如果超過(guò)了通信周期的10%，那么這個(gè)上升沿就太緩了，相應(yīng)的建立時(shí)間會(huì)受到影響，I2C規(guī)范的最大負(fù)載電容是400pF，快速模式下是100pF。如果輸出為低，電流通過(guò)上拉電阻被I2C master器件吸取，（注意根據(jù)I2C規(guī)范，最小只有3毫安的吸取電流）那么這個(gè)吸取電流在上拉電阻上的壓降就決定了輸出低電平能達(dá)到的范圍，如果不能達(dá)到0.3VDD以下，就會(huì)有誤采樣。有人說(shuō)加大上拉電阻是不妥當(dāng)?shù)?，要具體分析吸取電流、負(fù)載電容、上拉電平和通信速率才能決定（普通模式和快速模式是不一樣的）。

2.總線空閑時(shí)間（bus free time）。它的定義是從上一次通信的停止到下一次通信的開始的間隔時(shí)間。對(duì)CPU來(lái)說(shuō)，它往往是I2C的master器件，由于運(yùn)行速度很快，這個(gè)指標(biāo)如果不注意的話就會(huì)達(dá)不到，導(dǎo)致I2C總線不響應(yīng)。另外要注意的是CPU內(nèi)部的I2C停止時(shí)刻標(biāo)志位置位和硬件總線上的I2C停止標(biāo)志（clock為高時(shí)數(shù)據(jù)從低到高的跳變）時(shí)刻往往是不一致的。有的芯片有15-20個(gè)微秒的差別，所以要用示波器量出來(lái)為準(zhǔn)。

3.總線保持時(shí)間。I2C的總線建立和保持與有的時(shí)序定義不一樣。建立時(shí)間是指從數(shù)據(jù)跳變沿到時(shí)鐘上升沿的間隔；而保持時(shí)間是指從時(shí)鐘下降沿到數(shù)據(jù)下一個(gè)跳變沿的間隔。通常建立時(shí)間都能保證。

【問(wèn)題1】完全不能進(jìn)行讀寫:

(1) 通信協(xié)議不正確：有很多的I2C設(shè)備，并不支持所有的I2C協(xié)議，同時(shí)也不是一個(gè)比較標(biāo)準(zhǔn)的I2C設(shè)備；軟件的通信時(shí)序要詳細(xì)看一下設(shè)備資料。

(2) I2C設(shè)備地址不正確：有很多的I2C設(shè)備的地址是可以通過(guò)硬件設(shè)定的；也有器件資料提供的數(shù)據(jù)是錯(cuò)誤的。

（3）I2C通信線上沒有加上拉電阻：由于I2C的從設(shè)備的SDA，SCL的PIN是輸出開漏的，所以必須加上拉電阻，同時(shí)根據(jù)I2C設(shè)備的數(shù)量上拉電阻的大小也會(huì)不同。從1K~10K，具體的見連接。

（4）I2C設(shè)備損壞：有時(shí)我們會(huì)經(jīng)常遇到問(wèn)題時(shí)總是認(rèn)為我們自己在軟件上是不是有問(wèn)題，是不是電路上沒有焊接好，實(shí)際上都不是，而是器件是壞的。

【問(wèn)題2】讀或?qū)懯?，不能正確的讀寫某個(gè)地址的數(shù)據(jù)：

（1）電路干擾：在I2C設(shè)備的電源入口處沒有加濾波電路，一般入口處加10nF或 0.1uF電容；SDA，SCL線上干擾，沒有濾波處理，線上串一幾十ohm電阻，對(duì)地加幾十pF電容；千萬(wàn)別小看這幾顆小小的電容！

（2）通信時(shí)序：讀寫時(shí)速度過(guò)快。

【解決辦法】

（1）如果完全不能讀寫，需要詳細(xì)看設(shè)備資料，及電路檢查。

（2）通信不穩(wěn)定或者有部分讀寫錯(cuò)誤：

1.調(diào)整SCL/SDA上拉電阻（阻值越小，上升時(shí)間越短，受干擾幾率越低，但根據(jù)I2C協(xié)議要求，上拉電阻不能取得太小，需大于(VDD-Volmax)/3mA=(3.3V-0.4V)/3mA=0.97K），可有效解決I2C穩(wěn)定性問(wèn)題。

2.電路板焊接不夠良好、電源不穩(wěn)、電路復(fù)雜、地線回路不好，等都會(huì)引起信號(hào)有毛刺，需要對(duì)電源濾波，和對(duì)SDA/SCL串接幾十到100多歐的電阻并上個(gè)幾十pF的電容進(jìn)行濾波處理。

3．降低通信速率有時(shí)也能有效提高通信穩(wěn)定性。

4．通過(guò)軟件編程進(jìn)行信號(hào)消抖處理，用高速時(shí)鐘對(duì)信號(hào)進(jìn)行多次采樣以準(zhǔn)確判斷SCL/SDA的高低電平，由此避開信號(hào)的亞穩(wěn)態(tài)階段。

5. 為了防止通信過(guò)程中的測(cè)量，靜電，反復(fù)斷電等因素對(duì)管腳的損害，一定要加TVS管，在測(cè)量中我已經(jīng)燒過(guò)兩次管腳了，這給我極大的教訓(xùn)。

【問(wèn)題2】I2c讀EEPROM的問(wèn)題

下面是我在讀一些EEPROM時(shí)發(fā)現(xiàn)有些EEPROM能進(jìn)行讀寫，有些能單讀卻怎么也無(wú)法寫入。原因如下：

1.     在讀寫EEPROM時(shí)，發(fā)現(xiàn)的一定要注意EEPROM的容量，這將決定器件的隨機(jī)字地址。

2.     當(dāng)EEPROM的地址超過(guò)32k時(shí)，隨機(jī)字地址超過(guò)11位（8位的偏移地址+器件地址保留3位頁(yè)地址），此時(shí)器件的偏移地址需要16bit來(lái)保證尋址。故編程需要考慮到此類EEPROM的讀寫問(wèn)題。

【總結(jié)】

I2C通信是一種低速信號(hào)通信，即便面對(duì)低速信號(hào)，我們也不能掉以輕心，信號(hào)通信的干擾問(wèn)題，以及其緩慢的上升沿或下降沿（滿足其規(guī)范要求）造成其處于亞穩(wěn)態(tài)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)問(wèn)題，而在這段不定態(tài)的時(shí)間待得越長(zhǎng)就越危險(xiǎn)，其受到干擾的幾率就越大！

另外當(dāng)你去解決問(wèn)題時(shí)要注意會(huì)不會(huì)引來(lái)新的問(wèn)題從而造成更大的麻煩，所以要綜合考量，更要多去嘗試，實(shí)踐才是最重要的。

最后：以上是我這段時(shí)間對(duì)I2c的一些問(wèn)題的看法及總結(jié)，有些是我遇到的，有些是網(wǎng)上看到補(bǔ)充的，希望大家多提意見及補(bǔ)充，讓我能夠更好的成長(zhǎng)，謝謝！