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(duì)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(huì)固定下來(lái)不再變動(dòng)，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(duì)外一起只有四個(gè)引腳：SDA、SCL、INT、RESET，其中對(duì)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(wú)上拉，地址為0X88。

圖3-1：控制線部分原理圖

在上電啟動(dòng)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(huì)偶發(fā)檢測(cè)到地址跳變?yōu)?X44（0X88）。

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(cè)地址跳變?yōu)?X44說(shuō)明器件上電初始對(duì)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(huì)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(lái)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(dòng)INT信號(hào)的邏輯低或高。在這種情況下，設(shè)備地址的檢測(cè)可能是錯(cuò)誤的，因?yàn)榍岸诵酒?qū)動(dòng)的邏輯電平與上拉或下拉電阻器無(wú)關(guān)，如果無(wú)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(lái)實(shí)現(xiàn)軟件工作。

圖3-4：推薦INT Mode下讀取地址程序

最開始測(cè)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(cè)量SOC端的INT，為低電平0V，說(shuō)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(cè)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(jí)），地址應(yīng)該固定為0X44，但依然存在地址跳變，說(shuō)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(huì)變動(dòng)，所以會(huì)不會(huì)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(cè)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3-5：關(guān)鍵信號(hào)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(duì)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(huì)恢復(fù)到0X45，當(dāng)然這里也可以使用手動(dòng)復(fù)位，將RESET引腳手動(dòng)接一下GND。

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(shuō)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(jiǎn)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。

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(huì)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(lái)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(wú)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(huì)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(huì)發(fā)生通訊中斷。