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I2C地址跳變問題的調(diào)試案例

CHANBAEK ? 來源:硬件系統(tǒng)架構(gòu)師 ? 作者:Timothy ? 2023-11-22 10:51 ? 次閱讀
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引言:I2C作為使用最為廣泛的通訊接口,調(diào)試各類I2C器件,大家應(yīng)該都很輕車熟路。一般對于外掛電阻配置器件的I2C地址,例如電阻上拉之后,器件的地址就會固定下來不再變動,但是今天給大家分享一個(gè)自己的調(diào)試案例,即I2C地址跳變問題。

1.問題背景

該器件對外一起只有四個(gè)引腳:SDA、SCL、INT、RESET,其中對外輸出中斷引腳INT兼具器件地址設(shè)定功能,將INT上拉至VDDIO,地址為0X8A,INT無上拉,地址為0X88。

圖片

圖3-1:控制線部分原理圖

在上電啟動之后,連續(xù)運(yùn)行Linux地址查詢命令,如圖3-2所示,查詢地址為0X45(7位地址,按8位即0X8A)。

圖片

圖3-2:讀取地址為0X45

斷電再重啟,然后運(yùn)行查詢命令,如圖3-3所示,會偶發(fā)檢測到地址跳變?yōu)?X44(0X88)。

圖片

圖3-3:重新下電上電后讀取地址

此時(shí)正確地址應(yīng)該是0X45,所以偶發(fā)檢測地址跳變?yōu)?X44說明器件上電初始對INT處的配置發(fā)生了誤判。

2.懷疑點(diǎn)和排除過程

前端設(shè)備的高低電平影響

因?yàn)镮NT引腳是兼具I2C地址配置,如果INT存在初始拉低等情況,就會影響器件判斷地址,在Application里面講到:TP2912A通過在復(fù)位期間捆扎INT引腳來提供兩個(gè)設(shè)備地址,0x88或0x8A。引腳上的上拉電阻器使設(shè)備地址為0x8A,如果電阻器不存在,則內(nèi)部下拉電阻器的設(shè)備地址將為0x88。在選擇設(shè)備地址時(shí)要注意,在判斷復(fù)位期間,一些前端芯片可以強(qiáng)制驅(qū)動INT信號的邏輯低或高。在這種情況下,設(shè)備地址的檢測可能是錯(cuò)誤的,因?yàn)榍岸诵酒?qū)動的邏輯電平與上拉或下拉電阻器無關(guān),如果無法避免這些情況,則如果設(shè)備地址選擇正確,則可以通過讀取寄存器0xfe中的設(shè)備ID來實(shí)現(xiàn)軟件工作。

圖片

圖3-4:推薦INT Mode下讀取地址程序

最開始測量INT點(diǎn)的電平,大約1.4V,所以其實(shí)INT引腳一直是高電平?jīng)]有問題,然后斷開INT與SOC的連接,繼續(xù)上下電讀地址,依然有I2C地址跳變問題存在,并且斷開后單獨(dú)測量SOC端的INT,為低電平0V,說明SOC沒有配置這個(gè)引腳,沒有使用到INT功能(軟件端也確認(rèn)過),所以排除前端設(shè)備影響INT的配置。

引腳耦合

引腳耦合這個(gè)理論上存在,但是實(shí)際中很難遇到,并且高達(dá)1.8V和0V的壓差,耦合能量達(dá)到這么多幾乎不可能,所以理論上排除引腳耦合問題。

上拉閾值臨界

手冊上的VDDIO是3.3V,并沒有標(biāo)注1.8V可以使用,使用1.8V是FAE的建議,也為了和前端SOC電平適配,所以是否1.8V處于一個(gè)臨界上拉閾值導(dǎo)致器件判斷失真。為了驗(yàn)證這一疑點(diǎn),將INT上拉電阻取消,此時(shí)INT處于懸空(同時(shí)斷開前級),地址應(yīng)該固定為0X44,但依然存在地址跳變,說明也不是上拉閾值臨界,注意這里的INT懸空并不等同于下拉到GND。

時(shí)序排查

考慮到是上下電過程中觸發(fā)地址誤判,不斷電情況下地址不會變動,所以會不會存在這樣一種時(shí)序情況:在VDDIO還在上電的過程中,器件就開始讀INT的配置,此時(shí)電壓臨界。測量器件上電時(shí)序如下圖3-5 ,其中C1是DVDD(1.2V),C2是RESET,C3是1.8V,C4是XTI(27MHz晶振輸入)。

圖片

圖3-5:關(guān)鍵信號上電時(shí)序

從圖中可以看到,在XTI還在起振時(shí),DVDD還處于上升階段,此時(shí)芯片邏輯核心可能還沒有開始工作,邏輯核心影響了器件讀I2C地址。Application里面也提到了這一時(shí)序要求:由于POC(上電序列)功能在上電/斷電事件期間在芯片內(nèi)部操作,因此對每個(gè)電源樹的上電和斷電序列沒有要求,復(fù)位應(yīng)在晶體振蕩器穩(wěn)定后至少10個(gè)周期保持低電平,如圖3-6所示:

圖片

圖3-6:Application推薦Reset操作

為了驗(yàn)證這一猜想,首先觸發(fā)一次0X44地址,然后不斷電,給RESET一個(gè)復(fù)位拉低,然后再讀地址,看地址是否會恢復(fù)到0X45,當(dāng)然這里也可以使用手動復(fù)位,將RESET引腳手動接一下GND。

圖片

圖3-7:不斷電驗(yàn)證地址恢復(fù)

如圖3-7所示,觸發(fā)之后0X44變?yōu)?X45,驗(yàn)證有效,說明和猜想一致,最終確定是時(shí)序的問題。

3.如何修正

修正也很簡單,如圖3-8所示,前端SOC在上電之后10ms將Reset拉低,拉低時(shí)間≥10us。

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圖3-8:復(fù)位時(shí)間預(yù)估

4.總結(jié)

I2C地址跳變的問題比較難遇到,因?yàn)榇蠖鄶?shù)器件是獨(dú)立配置地址,如果是GND配置,自然不會考慮時(shí)序問題,但如果是上拉配置,就需要注意電壓時(shí)序問題,在系統(tǒng)起來之前,配置電壓就應(yīng)該完全到位,如果有類似的情況或者電壓無法調(diào)整,此時(shí)Reset不失為一種可靠的方法,不斷電的情況下復(fù)位系統(tǒng)邏輯,器件就會重新去讀地址然后寫入寄存器,另外這一步需要放置主程序運(yùn)行之前,否側(cè)運(yùn)行中地址變化會發(fā)生通訊中斷。

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