教你如何有效解决I2C配置顺序引发无法收发数据问题

 

前言

在参考Cube软件包中I2C例程后， 根据应用需要新增了一路I2C接口，结果新增I2C无法收发数据。本文主要对问题进行描述，分析产生原因，提供解决方法。

问题描述

如前言所述，现象表现为I2C无法收发数据。得无法理解之处，在于之前已经完成了I2C的移植工作，并且运行正常。现在遵照正确的方式，新添一路I2C接口，只是更改了对应的I2C接口及引脚，为什么无法收发数据。简化测试程序如下。

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

/* Enable GPIOTX/RX clock */

I2Cx_SCL_GPIO_CLK_ENABLE();

I2Cx_SDA_GPIO_CLK_ENABLE();

/* Enable I2Cxclock */

I2Cx_CLK_ENABLE();

/*##-2- Configureperipheral GPIO ###########*/

/* I2C TX GPIOpin configuration */

GPIO_InitStruct.Pin= I2Cx_SDA_PIN;

GPIO_InitStruct.Mode= GPIO_MODE_AF_OD;

GPIO_InitStruct.Pull= GPIO_PULLUP;

GPIO_InitStruct.Speed= GPIO_SPEED_HIGH;

GPIO_InitStruct.Alternate= I2Cx_SCL_SDA_AF;

HAL_GPIO_Init(I2Cx_SDA_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);

GPIO_InitStruct.Pin= I2Cx_SCL_PIN;

HAL_GPIO_Init(I2Cx_SCL_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);

I2cHandle.Instance= I2Cx;

I2cHandle.Init.ClockSpeed= 100000;

I2cHandle.Init.DutyCycle= I2C_DUTYCYCLE;

I2cHandle.Init.OwnAddress1= 0;

I2cHandle.Init.AddressingMode= I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;

I2cHandle.Init.DualAddressMode= I2C_DUALADDRESS_DISABLE;

I2cHandle.Init.OwnAddress2= 0;

I2cHandle.Init.GeneralCallMode= I2C_GENERALCALL_DISABLE;

I2cHandle.Init.NoStretchMode= I2C_NOSTRETCH_DISABLE;

if(HAL_I2C_Init(&I2cHandle)!= HAL_OK)

{

/* InitializationError */

Error_Handler();

}

while(1)

{

HAL_I2C_Master_Transmit(&I2cHandle,(uint16_t)I2C_ADDRESS,

(uint8_t*)aTxBuffer, TXBUFFERSIZE, 10000);

}

二 现象分析

将上述程序在STM32F469i-Disco板上实现，复现现象并寻找规律。发现规律如下：

分析上表可以发现问题的产生与硬件设计有一定关系。观察发现，如果I2C没有外部上拉时，会导致问题产生。

通过单步调试，定位于HAL_I2C_Master_Transmit()，在这个函数中调用的I2C_WaitOnFlagUntilTimeout()无法执行异常，返回HAL_BUSY，导致了I2C写功能失败。在I2C_WaitOnFlagUntilTimeout函数内部，是对忙标志位BUSY@I2Cx_SR2的检测。通过对参考手册的阅读（如下截图所述），如果在未占用I2C总线时，SDA或SCL引脚存在低电平，则意味着总线处于忙状态。这种检测机制在I2C接口失能时依然工作。

结合程序中调用顺序，在I2C3时钟使能时，虽然I2C3没有使能，但是忙状态检测已经开始。由于对应的SCL引脚上无上拉电阻，并且由于还未对I2C3的SCL引脚进行配置。此时SCL引脚为浮空输入状态，实际测量发现为低电平，BUSY标志被置位。

三 解决方法

通过现象及分析，可了解到问题可通过硬件或者软件解决。

硬件方面，为SDA、SCL引脚提供外部的I2C上拉电阻，问题不在出现。

软件方面，发现在对SCL、SDA引脚配置时会启用内部上拉。通过将I2C时钟使能代码放于I2C引脚配置语句后面，问题也不再出现。

需要注意， I2C的SDA、SCL引脚内部上拉电阻，为弱上拉。使用者可以通过对应型号STM32的数据手册，查看对应引脚的上拉电阻，以便判断是否能够满足应用需要。如下为STM32F469上拉电阻信息截图。

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