工程師經(jīng)驗分享：采用硬件I2C讀取E2PROM

　　現(xiàn)象：單片機采用硬件i2c讀取E2PROM，當單片機復(fù)位時，會有概率出現(xiàn)再無法與E2PROM通信，此時SCL為高，SDA一直為低

　　原因：當單片機正在和E2PROM通信，如果主正好發(fā)生打算發(fā)第9個時鐘，此時SCL為高，而從開始拉低SDA為低做準備（作為ACK信號），等待主SCL變低后，從再釋放SDA為高。如果此時正好單片機復(fù)位，主SCL還沒來得及變低，直接變成高電平，此時從還在等待SCL變低，所以一直拉低SDA；而主由于復(fù)位，發(fā)現(xiàn)SDA一直為低，也在等待從釋放SDA為高。因此主從都進入一個相互等待的死鎖狀態(tài)。

　　解決方法：最好的方法是采用模擬i2c. 但由于已經(jīng)配置成硬件i2c，程序改為上電或復(fù)位改成發(fā)9個SCL時鐘信號，使從好釋放SDA。

　　最近發(fā)現(xiàn)單片機（硬件I2C實現(xiàn)）讀取E2PROM時候，單片機復(fù)位可能會引起i2C死鎖，表現(xiàn)為SCL為高，SDA一直為低，后發(fā)現(xiàn)是E2PROM從設(shè)備拉死i2c總線，從設(shè)備斷電之后，SDA變高，上電后通信正常。后來通過拉低SCL信號線，SDA就會自動變成高電平，i2c總線恢復(fù)。后查看一篇文章，講的不錯，特摘錄如下：

　　在正常情況下，I2C總線協(xié)議能夠保證總線正常的讀寫操作。但是，當I2C主設(shè)備異常復(fù)位時（看門狗動作，板上電源異常導致復(fù)位芯片動作，手動按鈕復(fù)位等等）有可能導致I2C總線死鎖產(chǎn)生。下面詳細說明一下總線死鎖產(chǎn)生的原因。

　　在I2C主設(shè)備進行讀寫操作的過程中。主設(shè)備在開始信號后控制SCL產(chǎn)生8個時鐘脈沖，然后拉低SCL信號為低電平，在這個時候，從設(shè)備輸出應(yīng)答信號，將SDA信號拉為低電平。如果這個時候主設(shè)備異常復(fù)位，SCL就會被釋放為高電平。此時，如果從設(shè)備沒有復(fù)位，就會繼續(xù)I2C的應(yīng)答，將SDA一直拉為低電平，直到SCL變?yōu)榈碗娖?，才會結(jié)束應(yīng)答信號。而對于I2C主設(shè)備來說。復(fù)位后檢測SCL和SDA信號，如果發(fā)現(xiàn)SDA信號為低電平，則會認為I2C總線被占用，會一直等待SCL和SDA信號變?yōu)楦唠娖健＿@樣，I2C主設(shè)備等待從設(shè)備釋放SDA信號，而同時I2C從設(shè)備又在等待主設(shè)備將SCL信號拉低以釋放應(yīng)答信號，兩者相互等待，I2C總線進人一種死鎖狀態(tài)。同樣，當I2C進行讀操作，I2C從設(shè)備應(yīng)答后輸出數(shù)據(jù)，如果在這個時刻I2C主設(shè)備異常復(fù)位而此時I2C從設(shè)備輸出的數(shù)據(jù)位正好為0，也會導致I2C總線進入死鎖狀態(tài)。

　　SCL為高，SDA一直為低原因

　　從：正常時序下：SDA信號是在SCL為低的狀態(tài)下改變，即從應(yīng)答SDA為低電平時，此時SCL應(yīng)為為低電平（即從設(shè)備是先拉低SDA信號，等待主設(shè)備SCL由高變低，“取走”ACK信號后，從再釋放SDA為高）。但如果此時時序被打亂，例如單片機i2c通信時突然復(fù)位，SCL突然變高，則從設(shè)備SDA一直為低，等待SCL變低。

　　主：SDA被從拉低，故主認為i2c總線占用，一直等待SDA變高這樣主從進入一個相互等待的死鎖過程。

　　方法：

　　最好用模擬I2C實現(xiàn)，則不會死鎖

　?。?）盡量選用帶復(fù)位輸人的I2C從器件。

　?。?）將所有的從I2C設(shè)備的電源連接在一起，通過MOS管連接到主電源，而MOS管的導通關(guān)斷由I2C主設(shè)備來實現(xiàn)。

　?。?）在I2C從設(shè)備設(shè)計看門狗的功能。

　?。?）在I2C主設(shè)備中增加I2C總線恢復(fù)程序。每次I2C主設(shè)備復(fù)位后，如果檢測到SDA數(shù)據(jù)線被拉低，則控制I2C中的SCL時鐘線產(chǎn)生9個時鐘脈沖（針對8位數(shù)據(jù)的情況），這樣I2C從設(shè)備就可以完成被掛起的讀操作，從死鎖狀態(tài)中恢復(fù)過來。這種方法有很大的局限性，因為大部分主設(shè)備的I2C模塊由內(nèi)置的硬件電路來實現(xiàn)，軟件并不能夠直接控制SCL信號模擬產(chǎn)生需要時鐘脈沖。

　?。?）在I2C總線上增加一個額外的總線恢復(fù)設(shè)備。這個設(shè)備監(jiān)視I2C總線。當設(shè)備檢測到SDA信號被拉低超過指定時間時，就在SCL總線上產(chǎn)生9個時鐘脈沖，使I2C從設(shè)備完成讀操作，從死鎖狀態(tài)上恢復(fù)出來。總線恢復(fù)設(shè)備需要有具有編程功能，一般可以用單片機或CPLD實現(xiàn)這一功能。

　?。?）在I2C上串人一個具有死鎖恢復(fù)的I2C緩沖器，如Linear公司的LTC4307如圖2所示：LTC4307是一個雙向的I2C總線緩沖器，并且具有I2C總線死鎖恢復(fù)的功能。LTC4307總線輸人側(cè)連接主設(shè)備，總線輸出側(cè)連接所有從設(shè)備。當LTC4307檢測到輸出側(cè)SDA或SCL信號被拉低30ms時，就自動斷開I2C總線輸人側(cè)與輸出側(cè)的連接。并且在輸出側(cè)SCL信號上產(chǎn)生16個時鐘脈沖來釋放總線。當總線成功恢復(fù)后，LTC4307會再次連接輸人輸出側(cè)，使總線能夠正常工作。