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I2C基本用法及问题汇总资料下载
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2021-04-23
贾小龙
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一般情况下，i2c 设备焊接没什么问题，按照设备手册一步步来，基本上就顺风顺水能够用起来。
如果这么一个简单的东西，有时候想要的结果死活不出来，反复检查问题的原因，查询解决办法，核查设备的数据手册，甚至发送和接收的每一条命令与数据都知道是什么意思，仍然无法解决问题，那该怎么办呢?
本文主要针对 i2c 设备，讲解如何解决 i2c 设备主机与从机直接无法正常数据交互的问题，侧重点是针对硬件设计不太合理、i2c 设备设计不标准导致总线故障的情况，并且通过分析现象，提出解决方案。
对于在设备初始化中，没有设置相应的寄存器或者发送命令，而导致的无法获取想要的数据情况，不作详细介绍。
一、i2c 基本用法
i2c 总线是一种简单、双向二线制同步串行总线。所有主机在 SCL 线上产生它们自己的时钟来传输总线上的报文，SDA 线传输每个字节必须为 8 位，每次传输可以发送的字节数量不受限制，每个字节后必须跟一个响应位。
在空闲状态时，SCL 与 SDA 均为高电平。
通常一些低功耗 i2c 设备，芯片引脚使用上拉输出即可满足与其正常数据交互，还有一些 i2c 设备，则需要在总线上外加一个上拉电阻，此时相应的 I/O 配置成开漏输出，其他的按照芯片手册进行标准配置。
二、硬件问题汇总
2.1 无法正常拉高拉低引脚
首先确定 SDA 与SCL 引脚能够被拉高、拉低，检测方式直接软件控制 I/O 口输出引脚低电平/高电平，测量引脚电压是否能够随着芯片引脚的设置输出相应的状态。
如果不能被拉低，检测虚焊、上拉电阻断开、i2c 设备是否正常、芯片引脚是否损坏等问题，确保能够正常被拉高或者拉低。
2.2 电气特性无法满足
如果正常拉高、拉低的情况下，依然无法正常读取数据，通常建议，根据负载电流更换小阻值的电阻。
如果需要详细知道原因，就具体查询 i2c 设备电气特性，大多数 i2c 设备电气特性，大致下图所示
通常这块内容在 i2c 设备电气特性这一块，主要讲解电平拉高拉低的最长时间、最短时间，以及处于高电平与电平的阈值与持续时间等等内容。
硬件设计，为了降低单片机的功耗与保护芯片引脚，在满足负载电流和负载电容相关要求的前提下，阻值设置通常比较大。
如果同一个总线上挂载多个 i2c 设备， 即使在 I/O 口配置正确的前提下，也会导致驱动能力不足。
现象是拉高电压不足，在拉高、拉低过程中消耗时间过长。这两个问题通常还引起��据线与时钟线：拉高时，高电压持续时间过短;拉低时，低电压持续时间过短。
用示波器抓取图形：从波形上看，显示是尖波、斜波、杂波等不符合 i2c 设备电气特性的波形；从数据上看，数据线高电平持续时间过小 ，上升沿时间过长 ，下降沿时间过长等等数据超出设备电气特性的有效值。典型杂波图，如下所示
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