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I2C七宗罪之第五罪——没有ACK怎么办?

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I2C第五罪


每一笔I2C的访问都是随着设备互相之间的ACK后结束的,这就好像你和别人商量个事情,要等到别人答应了,这次对话才算结束;又或者你给别人寄一个包裹,一般要等到收件人收到东西后,给你回了电话,你才会认为东西送到了。

这里的“答应”“回电话”就等于I2C里面的ACK,这一点在前面都已经反复叙述了,这里不再展开说明(可以戳文段开头的链接回顾哦)

   
我们先来看看下面这张图:      

做几点说明,让大家明白讨论内容      

     

1.系统串口打印信息如下,表示I2C访问失败:

I2C slave device not found num1,addr 0xe2====i2c_send_command_to+scc_rommon send_status Failed.

I2C slave device not found num1,addr 0xe2====i2c_send_command_to+scc_rommon send_status Failed.

2.上图中我在ACK的位置坐了标注,细心的读者只要和下面这张正常的图一比较,就可以看出差别,在ACK的位置,SCL为High/SDA为Low,但是上图确刚刚好相反;

3.我们现在知道在第一个ACK的位置, Slave设备本来应该给出SDA=Low,为了更加清楚的分析问题,我们再来一张说明更多的图。 

由前面的说明,我知道是Slave设备出了问题,那么到底出了什么问题呢?

我们先把最前面那张图的案例分析一下,可能有人已经注意到了图中有一个@-40C,对了,没错!就是我们的交换机放在温箱里面做高低温时,在零下-40C的时候发现的问题。

有人问-40度下,这波形怎么量到的啊? 

这明显问到了关键点上,硬件工程师的辛苦就体现出来。首先要把I2C信号线和串口线分别从板子上焊接出来,再分别连到外面的示波器和电脑上,然后就苦逼地守着温箱,运气好的话很快就能复现问题,运气不好要折腾很久才能trigger到这个issue,真的是一把辛酸泪啊。

解决的问题过程更加复杂,而且并没有什么技术含量可言——说服Supply Chain的人认为是vendor的器件问题,让他们在芯片生产线做Screen的时候,从原来的泡-40/5分钟改为-45/20分钟,把没有margin的芯片筛选掉。这个和Supply chain以及vendor沟通的过程是痛苦的,大公司嘛,不说了,你们懂的……

 

现在我们知道了器件受环境影响会产生I2C不ACK的问题,下面这张图是另外一种情况,先故设迷局,一起看看下图中有什么问题?

我承认,这个真的不好发现,以前团队中的某工程师在调试一个Sony的IMX291 Sensor时,CPU通过I2C死活访问不了,最后把波形一点一点在示波器上触发下来看,还是看不出来,这就难怪,没有经验确实很难找。

我们先来看单次写操作:    

1.Start

2.Master发device address

3.Master发 R/W为Write

4.Slave 回ACK

5.Master发寄存器地址,也叫Word Address

6.Slave 再回ACK

7.Master发要写的数据给Slave

8.Slave收到数据后回ACK

9.Master看到ACK后发Stop结束本次操作

我们再来看单次多操作:    

1.Start

2.Master发device address

3.Master发 R/W为Write

4.Slave 回ACK

5.Master发寄存器地址,也叫Word Address

6.Slave收到后再回ACK

7.此时Slave内部的寄存器指针已经知道对应的寄存器地址

8.Master发start

9.Master再次发device address

10.Master 发R/W为Read

11.Slave发出ACK

12.Slave发数据给Slave

13.Master收到数据后发NAK给Slave

14.Master发stop结束本次读操作

所以上图的读操作一共有两个错误,为了防止读者烧脑,我直接标注出来吧:

不知道大家在前面阅读的时候有没有看出来呢?特别是第一个Start很容易漏掉,不是老司机一下子真心发现不了。

添加了这里漏掉的START和ACK后,我们的Sony Sensor终于可以访问了,所以时刻要注意ACK是否少了。

为了让大家清晰理解,这里给出一张完整的逻辑图,大家在理解时要注意和写操作做对比,然后一定要独立思考弄清楚为什么会有这样的差别?一直到自己彻底想明白了,以后独立解决问题的速度也就会变快。

最后我再给大家看一张图,请大家自行研究错在哪里?答案我们将在“第六宗罪”里面揭晓。


——END——



来源:路飞的电子设计宝藏
芯片焊接SCL
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首次发布时间:2023-08-21
最近编辑:1年前
一路带飞
硕士 一路带飞,高级硬件工程师
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