关于stm32f129的硬件I2C锁死的重要解决办法

首先感谢热心网友的无私奉献，先描述一下我的问题吧，我用的芯片是STM32F429IGTx并在和MPU9250/6050通信时测试多次软件复位发生锁死，硬件电源复位后一切正常，和摄像头通信的时候并未出现过I2C锁死的问题。

关于硬件IIC可以参见我之前写的帖子http://bbs.21ic.com/icview-1034518-1-1.html，写的也是够详细了，这里发现的另外的一个问题，

硬件iic这里没有任何问题，是iic从设备的一些问题，eeprom就没有类似问题，mpu6050就有这类拉低SDA锁死的问题，我之前的解决办法都是对mpu进行断电复位才能解决，但是现在发现了一个新的解决办法。
现象描述我就转一个博客好了 转自 “张鹏的博客”
I2C是由Philips公司发明的一种串行数据通信协议，仅使用两根信号线：SerialClock（简称SCL）和SerialData（简称SDA）。I2C是总线结构，1个Master，1个或多个Slave，各Slave设备以7位地址区分，地址后面再跟1位读写位，表示读（=1）或者写（=0），所以我们有时也可看到8位形式的设备地址，此时每个设备有读、写两个地址，高7位地址其实是相同的。

I2C数据格式如下：

无数据：SCL=1，SDA=1；

开始位（Start）：当SCL=1时，SDA由1向0跳变；

停止位（Stop）：当SCL=1时，SDA由0向1跳变；

数据位：当SCL由0向1跳变时，由发送方控制SDA，此时SDA为有效数据，不可随意改变SDA；

当SCL保持为0时，SDA上的数据可随意改变；

地址位：定义同数据位，但只由Master发给Slave；

应答位（ACK）：当发送方传送完8位时，发送方释放SDA，由接收方控制SDA，且SDA=0；

否应答位（NACK）：当发送方传送完8位时，发送方释放SDA，由接收方控制SDA，且SDA=1。

当数据为单字节传送时，格式为：

开始位，8位地址位（含1位读写位），应答，8位数据，应答，停止位。

当数据为一串字节传送时，格式为：

开始位，8位地址位（含1位读写位），应答，8位数据，应答，8位数据，应答，……，8位数据，应答，停止位。

需要注意的是：

1，SCL一直由Master控制，SDA依照数据传送的方向，读数据时由Slave控制SDA，写数据时由Master控制SDA。当8位数据传送完毕之后，应答位或者否应答位的SDA控制权与数据位传送时相反。

2，开始位“Start”和停止位“Stop”，只能由Master来发出。

3，地址的8位传送完毕后，成功配置地址的Slave设备必须发送“ACK”。否则否则一定时间之后Master视为超时，将放弃数据传送，发送“Stop”。

4，当写数据的时候，Master每发送完8个数据位，Slave设备如果还有空间接受下一个字节应该回答“ACK”，Slave设备如果没有空间接受更多的字节应该回答“NACK”，Master当收到“NACK”或者一定时间之后没收到任何数据将视为超时，此时Master放弃数据传送，发送“Stop”。

5，当读数据的时候，Slave设备每发送完8个数据位，如果Master希望继续读下一个字节，Master应该回答“ACK”以提示Slave准备下一个数据，如果Master不希望读取更多字节，Master应该回答“NACK”以提示Slave设备准备接收Stop信号。

6，当Master速度过快Slave端来不及处理时，Slave设备可以拉低SCL不放（SCL=0将发生“线与”）以阻止Master发送更多的数据。此时Master将视情况减慢或结束数据传送。

在实际应用中，并没有强制规定数据接收方必须对于发送的8位数据做出回应，尤其是在Master和Slave端都是用GPIO软件模拟的方法来实现的情况下，编程者可以事先约定数据传送的长度，slave不检查NACK，有时可以起到减少系统开销的效果。但是如果slave方是硬件i2c要求一定要标准的NACK，master方是GPIO软件模拟i2c并没有正确的发送NACK，就会出现“slave收不到stop”导致i2c挂死。

在正常情况下，I2C总线协议能够保证总线正常的读写操作。但是，当I2C主设备异常复位时(看门狗动作，板上电源异常导致复位芯片动作，手动按钮复位等等)有可能导致I2C总线死锁产生。下面详细说明一下总线死锁产生的原因。
[align=left]    在I2C主设备进行读写操作的过程中.主设备在开始信号后控制SCL产生8个时钟脉冲，然后拉低SCL信号为低电平，在这个时候，从设备输出应答信号，将SDA信号拉为低电平。如果这个时候主设备异常复位，SCL就会被释放为高电平。此时，如果从设备没有复位，就会继续I2C的应答，将SDA一直拉为低电平，直到SCL变为低电平，才会结束应答信号。而对于I2C主设备来说.复位后检测SCL和SDA信号，如果发现SDA信号为低电平，则会认为I2C总线被占用，会一直等待SCL和SDA信号变为高电平。这样，I2C主设备等待从设备释放SDA信号，而同时I2C从设备又在等待主设备将SCL信号拉低以释放应答信号，两者相互等待，I2C总线进人一种死锁状态。同样，当I2C进行读操作，I2C从设备应答后输出数据，如果在这个时刻I2C主设备异常复位而此时I2C从设备输出的数据位正好为0，也会导致I2C总线进入死锁状态。[/align]
[align=left]方法[/align]
[align=left]    (1)尽量选用带复位输人的I2C从器件。[/align]
    (2)将所有的从I2C设备的电源连接在一起，通过MOS管连接到主电源，而MOS管的导通关断由I2C主设备来实现。

    (3)在I2C从设备设计看门狗的功能。
[align=left]    (4)在I2C主设备中增加I2C总线恢复程序。[/align]
[align=left]        每次I2C主设备复位后，如果检测到SDA数据线被拉低，则控制I2C中的SCL时钟线产生9个时钟脉冲(针对8位数据的情况，“9个clk可以激活”的方法来自NXP的文档，NXP（Philips）作为I2C总线的鼻祖，这样的说法是可信的)，这样I2C从设备就可以完成被挂起的读操作，从死锁状态中恢复过来。[/align]
[align=left]        这种方法有很大的局限性，因为大部分主设备的I2C模块由内置的硬件电路来实现，软件并不能够直接控制SCL信号模拟产生需要时钟脉冲。[/align]
[align=left]        或者，发送I2C_Stop条件也能让从设备释放总线。
[/align]
[align=left]        如果是GPIO模拟I2C总线实现，那么在I2C操作之前，加入I2C总线状态检测 I2C_Probe ，如果总线被占用，则可尝试恢复总线，待总线释放后，再进行操作。要保证I2C操作最小单元的完整性，不被其他事件（中断、高优先级线程，等）打断。
[/align]
[align=left]  (5)在I2C总线上增加一个额外的总线恢复设备。这个设备监视I2C总线。当设备检测到SDA信号被拉低超过指定时间时，就在SCL总线上产生9个时钟脉冲，使I2C从设备完成读操作，从死锁状态上恢复出来。总线恢复设备需要有具有编程功能，一般可以用单片机或CPLD实现这一功能。[/align]
[align=left]  (6)在I2C上串人一个具有死锁恢复的I2C缓冲器，如Linear公司的LTC4307是一个双向的I2C总线缓冲器，并且具有I2C总线死锁恢复的功能。LTC4307总线输入侧连接主设备，总线输出侧连接所有从设备。当LTC4307检测到输出侧SDA或SCL信号被拉低30ms时，就自动断开I2C总线输入侧与输出侧的连接.并且在输出侧SCL信号上产生16个时钟脉冲来释放总线。当总线成功恢复后，LTC4307会再次连接输入输出侧，使总线能够正常工作。[/align]
[align=left]    好了，现象这里人家已经描述了很清楚了，很多人都说硬件iic是内部控制，没法执行操作控制scl引脚输出脉冲，其实可以做到的，在进行iic配置的时候，首先对scl硬件进行配置成开漏，而不是复用开漏，这样就掌握了scl引脚的主动权，控制其输出9个时钟脉冲，然后再配置成复用开漏，再配置iic就可以了，这就是先解决从设备的潜在问题，再进行使用，思路已经说的很清楚了，下面贴一个示例代码。[/align]

RCC_APB1PeriphClockCmd(SENSORS_I2C_RCC_CLK, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(SENSORS_I2C_SCL_GPIO_CLK, ENABLE);

/** 加入一段释放总线的操作，9个SCL时钟脉冲，防止从器件一些极端情况拉低占用总线不释放导致死锁 **/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  SENSORS_I2C_SCL_GPIO_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
GPIO_Init(SENSORS_I2C_SCL_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
for(i = 0; i < 10; i++) 			//产生9个SCL时钟脉冲
{
GPIO_SetBits(SENSORS_I2C_SCL_GPIO_PORT, SENSORS_I2C_SCL_GPIO_PIN);
Delay_us(100);
GPIO_ResetBits(SENSORS_I2C_SCL_GPIO_PORT, SENSORS_I2C_SCL_GPIO_PIN);
Delay_us(100);
}
/* Enable I2Cx clock */
RCC_APB1PeriphClockCmd(SENSORS_I2C_RCC_CLK, ENABLE);

/* Enable I2C GPIO clock */
RCC_AHB1PeriphClockCmd(SENSORS_I2C_SCL_GPIO_CLK | SENSORS_I2C_SDA_GPIO_CLK, ENABLE);

[align=left]这里循环进行了10次，实际算下脉冲能保证一定有9个。[/align]