[發明專利]一種防止I2C總線鎖定的方法、裝置及系統

有效

• 申請號: 201210090362.5
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN102662902A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 董超
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: G06F13/40
• 分類號: G06F13/40
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 薛祥輝

技術領域

本發明涉及電子通信控制領域，具體涉及一種防止I2C總線鎖定的方法、裝置及系統。

背景技術

I2C(Inter-Integrated?Circuit)總線是由PHILIPS公司開發的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設備。是微電子通信控制領域廣泛采用的一種總線標準。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線少，控制方式簡單，器件封裝形式小，通信速率較高等優點。目前已廣泛應用在計算機制造，電信設備，消費電子等領域。

在I2C總線技術規范中，總線協議有嚴格的時序要求。總線工作時，由總線上的主器件控制時鐘線SCL傳送時鐘脈沖，由雙向數據線SDA傳送數據。I2C總線上每次傳輸的數據字節數不受限制，但每一個字節必須為8位，而且每個傳送的字節后面從器件必須跟一個認可位(第9位)，也叫應答位(ACK，Acknowledge?bit)

I2C總線技術規范中，開始和結束信號(也稱起始和停止信號)定義如下：

起始信號(S)：在時鐘線SCL保持高電平期間，雙向數據線SDA出現由高電平向低電平的變化，用于啟動I2C總線，為I2C總線的起始信號；

停止信號(P)：在時鐘線SCL保持高電平期間，雙向數據線SDA出現由低電平向高電平的變化，用于停止I2C總線，為I2C總線的終止信號；

應答信號(A)：I2C總線的第9個脈沖對應應答位，若雙向數據線SDA上顯示低電平則為總線“應答”(A)，若雙向數據線SDA上顯示高電平則為“非應答”(/A)。

開始和結束信號一般都是由主器件產生，只有主器件才能對I2C總線實現管理與檢測，如起始、停止、發送時鐘等。I2C總線數據傳輸時，在時鐘線SCL高電平期間，數據線SDA上必須保持有穩定的邏輯電平狀態，高電平為數據1，低電平為數據0。只有在時鐘線為低電平時，才允許數據線上的電平狀態變化I2C總線的工作速度一般是取決于主控器的性能，參考I2C的總線規范，時鐘線SCL的工作頻率可以低至0Hz。

在正常通信的情況下I2C總線是不會鎖定的，但是當系統復位時，如果I2C主器件還處在通信過程中，而此時SDA正由從器件驅動時，那么由于復位后主器件沒有再發送時鐘，SDA被從器件給拉到固定電平，如果SDA此時是低電平，那么主器件復位后，會一直認為I2C總線忙，進而無法對從器件操作，而從器件又無法自動退出這種狀態，導致I2C總線被掛起，需要人為干預恢復總線的正常時序。

目前各家芯片廠家正對這種情況提供了一些解決方法，例如從器件會檢測SCL，當一定時間內沒有時鐘就結束本次操作，但I2C器件眾多各個廠家之間都有差異，這就需要有一個附加的控制裝置，統一解決這個問題。

對于I2C鎖定的恢復，目前采用的主要方法有兩種：

1、復位時檢測SDA狀態，如果為低，往SCL上輸出9個時鐘。

這種方法實現相對比較簡單，也能解除總線鎖定的狀態，但如果時序在特定的位置被復位，會導致往從器件寫入錯誤數據，由于從器件一般沒有復位功能，這種誤寫有可能會影響系統的正常工作，下面舉常用器件EEPROM?AT24C04實例分析一下誤寫情況。

圖1是一個單字節寫操作的SDA時序，圖2是一個單字節隨機讀的SDA時序，在兩個圖上有1個ACK的標注了一根標示線，首先可以看到從開始到標示線處，讀和寫的時序都是完全相同的，如果主器件復位后，從器件時序正好處在標示線處，發出ACK等待主器件時鐘回應，那么從器件會一直拉低數據線，等待主器件發出的時鐘，這時防鎖定裝置檢測到SDA拉低，往SCL上送出9個時鐘，第1個時鐘后從器件結束響應釋放SDA，后面8個時鐘參考圖1實際上是往當前地址寫入了FF或者00(取決于主器件在復位狀態下SDA引腳輸出的默認電平，如果是1或者三態，寫入FF，如果是0，寫入00)，由于EEPROM經常會保存一些配置信息，這種誤操作很有可能導致系統的異常，另外9個時鐘后時序并未結束，復位后主器件第一次操作，和上次復位時殘留的操作拼接成錯誤時序，也會導致第一次操作失敗，只有到主器件發送一個STOP，才能恢復正常。

2、復位時檢測SDA狀態，如果為低，往SCL上輸出1個時鐘，然后再檢測SDA狀態，如果為低再送一個時鐘，循環往復，直到SDA變高。