i2c从机挂死问题

前言

I2C有几个特性;

• I2C是由两根线（时钟SCL + 数据SDA）组成的多主多从串行同步通信总线。
• 规范要求接入I2C的器件，SCL时钟和SDA数据线都必须是双向开漏结构的，通过总线上的上拉电阻拉到逻辑高电平。这样的结构可以实现 线与（&） 功能。这能实现多主机仲裁，慢从机同步快主机。
• 一般情况下I2C的SDA只有在SCL为低电平的时候才能改变，为高电平的时候需要保持。对应到芯片设计上则是上升沿采样，下降沿变化，除了总线发起的起始条件和停止条件。

挂死 = 挂+死机。因为其线与结构，使得总线上任何一个器件拉低SDA或者SCL，其他器件都无法拉高。如果器件一致不释放总线，则整个总线上的通信均被停止。这称为 i2c总线挂死。主机挂死，可通过代码等分析出原因，从机挂死，又不带复位引脚，则就真直接挂死了，只能重启系统。

一、SDA挂死

以下情况，I2C从机需要拉低SDA。

• 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
• 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

而当从机拉低SDA的线时，主机复位，然后主机的配置都为默认状态，即SCL为高，因此SDA检测不到SCL下降沿，就不会释放SDA，主机也就没法产生SDA下降沿，发出i2c起始信号，导致i2c通信就此中断。

二、解决办法

在SCL线上模拟一个下降沿，但一个下降沿不一定能使从机释放掉SDA，因此逐个去探测，直到SDA被释放，或者直接暴力解决，连续发送9个CLK低信号。

三、SCL挂死

这基本不会出现，只要芯片还在正常工作，就会主动释放，产生原因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。