I2C 死锁原因及解决方法

目录

1、现象

2、原因

3、解决方法

4、相关博文

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1、现象

        I2C死锁时表现为SCL为高，SDA一直为低。例如：

1.1、正常情况该部分数据                         

       正常情况slave返回一个byte数据：0x00（该字节8bit都是0）

1.2、异常发生时该部分数据

         出现该情况原因：因为此时从机正在发数据给主机，但是此时主机因为重启，所以clk被上拉电阻一直置为高。从机此时发送给主机的数据位刚好是低电平，若clk不为低，从机讲一直保持低电平数据（CLK为低：SDA改变数据；CLK为高：SDA数据保持）。
 

2、原因

        在I2C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一直拉为低电平，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总线进人一种死锁状态。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。

3、解决方法

（1）尽量选用带复位输人的I2C从器件。
（2）将所有的从I2C设备的电源连接在一起，通过MOS管连接到主电源，而MOS管的导通关断由 I2C主设备来实现。
（3）在I2C从设备设计看门狗的功能。
（4）在I2C主设备中增加I2C总线恢复程序。每次I2C主设备复位后，如果检测到SDA数据线被拉低，则控制I2C中的SCL时钟线产生9个时钟脉冲(针对8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。

（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总线上产生9个时钟脉冲，使I2C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。
（6）在I2C上串入一个具有死锁恢复的I2C缓冲器，当缓冲器检测到输出侧SDA或SCL信号被拉低30ms时，就自动断开I2C总线输人侧与输出 侧 的连接。并且在输出侧SCL信号上产生16个时钟脉冲来释放总线。
        另外，对于有些不标准的I2C设备，只要总线上发送从机地址就会有响应。这样由于从机的错误响应，使得各个I2C总线异常，甚至钳住总线，导致 I2C 总线进人一种死锁状态。对于这样的不标准I2C设备，单独使用一个总线，避免干扰，或者单独一个独立引脚，控制电源。

        对于I2C要求不高的设备最好用模拟I2C实现，控制灵活，则不会死锁！

4、相关博文

        另外，附上几个介绍相关问题的几个链接：

I2C死锁及解决方法_Frey_Liu的博客-CSDN博客_i2c死锁

I2C SDA SCL被拉低问题分析_qq_37311509的博客-CSDN博客_i2c sda不能完全拉低