树莓派i2c可以接多少个设备_I2C通信,别掉坑里——clock stretching

2023-05-16

I2C,一种非常常用的低速通信协议,由飞利浦提出,已经被广泛使用。他的实现成本非常低廉,所以深受各种芯片的欢迎。

同时,现在很多处理器,小到单片机,大到处理器,几乎都有I2C硬核。我们几乎不用关心I2C具体是什么样的,只要大致知道几种通信模式即可。

今天,我想跟大家挖掘下这个简单协议背后的一个巨大的坑,千万别把I2C想当然了,其实没那么简单!

这个坑就是——clock stretching。

首先简单介绍下这是什么。

我们都知道,I2C主设备始终控制着时钟线SCL,不论是往设备写还是从设备读。

一般情况下,如果操作对象是EEPROM或者其其他简单设备而言,无所谓。

但是,如果从设备是处理器,在接到主机命令后要去处理一些运算然后得出结果返回给主机。这个时候可能造成来不及处理。怎么办?这时,从设备会主动控制时钟线把它拉低!!!!

直到数据准备好之后再释放时钟线,把控制权交还给MASTER。这也是I2C通信系统中,从机唯一能控制总线到时候!。

关键是很多I2C主机不支持clock stretching功能,所以,无法和带有clock stretching功能的从机通信!!!!!所以,各位在选择主机器件之前,必须要注意这一点,不然整个设计方案可能报废,影响很大。

我的设计方案中,需要USB2I2C的芯片,我选择了FT2232和CY7C65215,这两块芯片虽然都标注支持USB2I2C,但是,前者是对GPIO拟合I2C操作,后者不支持clock stretching!所以,导致很长时间一度I2C通信失败,现在市场上这种ASIC,特别是usb转多个I2C MASTER的,几乎找不到IC,空白市场~~~~~~~(不知道这个信息有木有价值)

所以,在大家今后的设计中,千万要注意,I2C不是想象中那么简单的。

最后,感谢论坛给我的树莓派玩,今天我也很高兴跟大家分享这个树莓派的bug!!!,对了,就是他的I2C功能。bug就出现在clock stretching上。我很无奈放弃了使用他硬件I2C的方案。同时,google也搜到网上有老外也发现了这个bug,贴几张他的图:

I2C通信,虽然简单,但当心,别掉坑里——clock stretching

那个红线的地方就是clock stretching,按道理来说,从机处理期间,时钟线拉低,等待释放后恢复正常,但是,raspi里面的恢复后的第九个时钟非常小!!!,在400k及以上的通信中,有概率造成通信失败!这是病,没药治(无奈)

clock stretching 瞬间:

这个图很明显,最后8个clk后,时钟线拉低

这个图是CYPRESS的usb转serial的桥,可以看见他是一直发的,没有clock stretching功能

总结:

I2C通信是我们平时不太深入研究的东东,因为有现成的模块,但是,在大家碰到复杂情况,或者软件模拟的时候,请注意,这里有个坑,别掉下去了。

特别点名有以下情况的同学要注意:树莓派玩家,软件模拟I2C玩家,FPGA玩家以及系统工程师,硬件工程师

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