GD32 MCU碰到IIC总线卡死怎么办？

news2025/4/8 17:38:25

大家在使用MCU IIC通信时，若碰到设备复位或者总线干扰等情况，可能会导致IIC总线卡死，表现上总线上SDA或者SCL其中一根线为低电平，IIC总线一直处于busy状态。此时若代码上一直等待总线空闲，则可能导致软件死机，为解决该问题，本视频提供了软件配置释放IIC总线的方法。

首先为大家介绍发生IIC总线卡死的两种情况：（1）主机在发送 START 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。如果这个时候主机异常复位， SCL 就会被释放为高电平。此时，如果从机没有复位，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。而由于 I2C 主机复位后检测总线的状态，如果 SDA 信号为低电平，则 I2C 总线被占用，会一直等待 SCL 和 SDA信号变为高电平，因此，在 I2C 主机等待从机释放 SDA 信号时， I2C 从机又在等待主机将 SCL 信号拉低以释放应答信号，两者相互等待， I2C 总线进入死锁状态；（2）主机在发送 START 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。如果这个时候主机异常复位， SCL 就会被释放为高电平。此时，如果从机没有复位，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。而由于 I2C 主机复位后检测总线的状态，如果 SDA 信号为低电平，则 I2C 总线被占用，会一直等待 SCL 和 SDA信号变为高电平。因此，在 I2C 主机等待从机释放 SDA 信号时， I2C 从机又在等待主机将 SCL 信号拉低以释放应答信号，两者相互等待， I2C 总线进入死锁状态。

以下为两种复位IIC总线卡死的软件方法，大家可以尝试使用：

（1）将SDA和SCL配置为推挽输出，强制输出stop信号

在 I2C 主机复位后，主机检测 I2C 总线一直为 BUSY 状态，且超过设定的时间，则总线被锁死。可通过将 I2C 的 SCL 和 SDA 引脚初始化成普通 GPIO 功能，配置成推挽输出。先拉高SCL 信号，在拉高 SDA 信号，模拟产生一个 STOP 信号，然后再配置为 I2C 的引脚复用功能。配置代码如下所示。

C
/*!
\brief reset i2c bus
\param[in] none
\param[out] none
\retval none
*/
void i2c_bus_reset()
{
GPIO_BC(GPIOB) |= GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_7;
gpio_init(GPIOB, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ,
GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7);
__nop();
__nop();
__nop();
__nop();
__nop();
GPIO_BOP(GPIOB) |= GPIO_PIN_6;
__nop();
__nop();
__nop();
__nop();
__nop();
GPIO_BOP(GPIOB) |= GPIO_PIN_7;
gpio_init(GPIOB, GPIO_MODE_AF_OD, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_6 |
GPIO_PIN_7);
}
/*!
\brief check the I2C is or not busy
\param[in] none
\param[out] none
\retval none
*/
void check_bus_status(void)
{
while(i2c_flag_get(I2C0,I2C_FLAG_I2CBSY))
{
if(--time_out == 0){
i2c_bus_reset();
}
}
}

（2）将SCL配置为推挽输出，强制输出9个clk

在 I2C 主机中增加 I2C 总线恢复程序。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)，这样 I2C 从设备就可以完成被挂起的操作，从死锁状态中恢复过来。

I2C 主机通过将 SCL 引脚初始化为普通 GPIO 功能，配置成推挽输出。保证连续发送 9 个时钟脉冲，为保证后续 I2C 正常通信，先将 I2C 模块复位，再置位，最后再配置为 I2C 的引脚复用功能。配置代码如下所示。

C
/*!
\brief reset i2c bus
\param[in] none
\param[out] none
\retval none
*/
void i2c_bus_reset()
{
uint8_t I = 0;
gpio_init(GPIOB, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_6);
/* SCL output clock signal */
for(I = 0; I < 10; i++){
gpio_bit_reset(GPIOB, GPIO_PIN_6);
delay_1us(2);
gpio_bit_set(GPIOB, GPIO_PIN_6);
delay_1us(2);
}
/* reset I2C */
i2c_software_reset_config(I2C0, I2C_SRESET_RESET);
i2c_software_reset_config(I2C0, I2C_SRESET_SET);
gpio_init(GPIOB, GPIO_MODE_AF_OD, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_6 |
GPIO_PIN_7);
}
/*!
\brief check the I2C is or not busy
\param[in] none
\param[out] none
\retval none
*/
void check_bus_status(void)
{
while(i2c_flag_get(I2C0,I2C_FLAG_I2CBSY))
{
if(--time_out == 0){
i2c_bus_reset();
}
}
}