I2C七宗罪之第五罪

alexwang

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I2C七宗罪之第五罪——没有ACK怎么办？

EDA365原创 作者：John

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”和“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：
9 B3 M0 ]. a: c7 \" X
. [  [' _6 S: E6 U* R& U; lI2C slave device not found num1,addr 0xe2====i2c_send_command_to+scc_rommon send_status Failed.
- e+ E& g0 n7 f' G& KI2C slave device not found num1,addr 0xe2====i2c_send_command_to+scc_rommon send_status Failed.
7 O: m1 o4 @. U7 ^$ Q
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。

: [" Q' I1 A* v6 m' I7 a5 H- q8 b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……

, w+ }) r4 S2 [5 P& J5 o: P  E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。

$ ?+ A* w) K% P1 g/ T7 C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
- t( m" R+ Q# @# ^: R) \, G- o5.Master发寄存器地址，也叫Word Address
- Z: v: `; f7 N6.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：
3 p) P& c6 m# f" Y2 B1.Start
2.Master发device address
# T  a; y$ p; p: J4 O- H! }3.Master发 R/W为Write
4.Slave 回ACK
5.Master发寄存器地址，也叫Word Address
2 V6 _; q$ l: I$ r. ?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
" w1 G& I/ @) t' o/ D9.Master再次发device address
! m- Q7 f0 E6 k, ?, F10.Master 发R/W为Read
# U+ G% N6 q" j: ]# m( {11.Slave发出ACK
12.Slave发数据给Slave
1 \7 Q. S$ l' X4 P# r: ~! T13.Master收到数据后发NAK给Slave3
% b* M3 G4 ^/ H14.Master发stop结束本次读操作
" \6 K' K: C" v: W6 Q8 t
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。

; i' u, a2 y8 l  v) X% @8 T2 a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。

5 i+ @6 e" ?1 t

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。

8 H+ I! c8 p3 I, y1 ?4 S

注：本文为EDA365电子论坛原创文章，未经允许，不得转载。

ohdsp

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yongbudl2015

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