-I2C读写EEPROM问题总结.doc

2017年6月30日星期五
目的：利用TMS320F2801芯片上外设I2C（2线串口）读写EEPROM数据（24LC128）

关键点1：24LC时钟频率400KHz，寄存器设置如下：
I2caRegs.I2CPSC.all = 9; // Prescaler - need 7-12 Mhz on module clk
I2caRegs.I2CCLKL = 10; // NOTE: must be non zero
I2caRegs.I2CCLKH = 5; // NOTE: must be non zero
时钟频率也可设为200KHz,三个参数分别为9、20、20（CPU时钟频率为100MHz）（未测试?）

关键点2：波形分析

问题：I2C模块是不是只有I2CCNT 减到0才会发出停止信号？？
I2C模块是硬件的，当检测到发送完了就会发结束自动发信号，不需要人为干预

问题1：字节写操作正常，但是字节读函数出错
原因：写EEPROM是在七位器件地址后添加写标志，而读EEPROM需要在七位器件地址后添加写标志。
关键点：读EEPROM数据需要发送两次命令。第一次为写地址（此地址会被赋值给EEPROM内的地址指针），因此需要添加写标志；第二次为读数据，将写标志改为读标志。

问题2：主机接收时，SDA数据线上有数据传输，且I2CDRR接收数据寄存器有数据更新，但寄存器显示不可读，即CPU认为一直没接收到数据，一直停在下面语句
while(I2caRegs.I2CSTR.bit.RRDY != 1);
关键点：初始化设置时采用的是FIFO接收方式，因此I2caRegs.I2CSTR.bit.RRDY无效，应查询FIFO接收中断位while(I2caRegs.I2CFFRX.bit.RXFFINT != 1);//FIFO RX方式查询位。
I2caRegs.I2CSTR.bit.RRDY此位只有在非FIFO中断接收方式时才有效。

问题3：断续单字节读写正常，但是采用连续的单字节读写出错。
原因：EEPROM写过程的结束并不是I2C总线写结束就结束，实际上I2C总线的写入数据先被保存到了EEPROM内部的缓冲区，当遇到I2C结束条件后，EEPROM才启动内部写过程，这个过程才是保存数据的过程。非常悲哀的是这个过程比较长，官方文档标注为5ms。如果在这5ms以内对EEPROM芯片访问将被忽略。
关键点：读写EEPROM应延时至少5ms，软件延时10ms
do{}while(EEPROM_Timer <= 10); //10ms

问题4：查询EEPROM写过程是否结束造成死机，只能查询EEPROM读过程。
官方文档说EEPROM内部写周期最长为5ms，在很多情况下是远远低于5ms的，为了节约时间，官方给出一个解决办法。当写周期完毕后就开始进行应答查询，来确定EEPROM写周期何时结束。所谓应答查询官方解释为：就是向EEPROM发送一个I2C起始条件后发送器件地址和一个读写标志位，当EEPROM完成内部写周期会回应一个ACK，这时MCU就可以进行正常的其他读写过程了。官方原文如下：

杯具就是始于我画红线的那句话，它说可以在器件地址后任意填写读写标志。我就填了读标志，事实证明在EEPROM写入过程采用读查询将导致系统死机，I2C总线不能被正常拉高，可能是EEPROM内部已经把总线拉到了地！不管怎样，反正就是死机了。经过多次尝试最终发现应答查询只能采用写应答查询可以正常确定EEPROM内部写周期的结束。
——by

数据传输过程：
从机发送数据àSDA总线àI2CRSR缓冲寄存器àI2CDRR接收数据寄存器à中间变量à内存。

问题5：CPU以字（双字节）为单位读写EEPROM数据有误；
原因：CPU中的内存单元以字（word-16bit）为单位，而EEPROM中的内存单元是字节（byte-8bit）为单位，因此将CPU内存地址转化为EEPROM指针地址时，因乘以2（左移一位）

问题6：使用读数据函数式，收到的数据都是1。
原因：EEPROM初次读取未写过的内存单元时，默认为高电平，即收到的字节为0xFF。
如果已经写过内存单元，则代表数据未成功写入；
写入与读数据的内存地址不一样。

问题7：写入EEPROM的数据与随后读出来的数据不一致，但读出来的数据又没有规律性。
可能原因：数据未成功写入；数据读写字节数超过EEPROM的页内字节数（跨页）；读写地址不一致；读写EEPROM之间应有一定的延时时间。
解决办法：若连续读多字节数据，则读取数据之间应加延时，因为数据从I2CRSR数据接收缓冲寄存器（多字节）复制到I2CCDRR数据接收寄存器（一字节）需要时间。
单字节延时25us，双字节（字）延时50us——测试通过

问题8：使用示波器观测SDA数据线上的波形时，发现每次应答信号之前都有一个毛刺（尖峰），是什么原因导致的？（不影响数据的正常读写）
类似问题：使用F28335模拟I2C时序读取惯导器件的数据时，发现在更改SDA的传输方向时，Gpio中数据寄存器会发生变化，导致SDA上有毛刺产生。

问题9： I2C在跟EEPROM通讯的时候，第一次写入数据，一个一个读取的话，能知道写入EEPROM的值是没有错的，但是在连续读取数据的时候，就会出现，上电第一次读取数据串的时候，是全部读取正确，然后再读取一遍数据串的时候，只有第一个读取的数据是正确的，后面的数据会全部变成FF FF 这是怎么回事？
办法1：大家都说STM32的IIC有点bug，所以很少人用其自带的IIC，一般都是用IO口模拟IIC，模拟很简单而且不会出错。

逻辑分析仪抓取I2C总线数据，à改为转接板抓取数据，即I2C转USB通讯。

问题10：I2C给EEPROM写数据时，两字节地址需不需要算进去吗？
答案：需要，且地址字节数与EEPROM的型号（容量）相关，有些为1字节地址，有些为2字节地址。24LC128需要两字节地址来区分内存单元，其内存最小单元为1字节，地址从0x00开始，一页64字节，因此地址指针范围为：0x00~0x3F。
I2caRegs.I2CCNT = （n<<1）+2;

问题11：一次读写数据字节数最好不超过16字节。
原因：其一I2C深度寄存器范围限定，其二，读写数据字节太多会导致I2C总线出错的概率加大。
I2caRegs.I2CFFTX.bit.TXFFST_5bit （0x0000~0x10000）
I2caRegs.I2CFFTX.bit.TXFFIL_5bit
I2caRegs.I2CFFRX.bit.RXFFST_5bit（0x0000~0x10000）
I2caRegs.I2CFFRX.bit.RXFFIL_5bit
I2caRegs.I2CCNT_32bit

问题12：总是提示总线繁忙I2caRegs.I2CSTR.bit.BB = 1
 if (I2caRegs.I2CSTR.bit.BB == 1)   //BB =1 总线繁忙，BB = 0 总线空闲
关键：总线繁忙这个位只读。
猜想解决办法：如果是上电第一次读写就出现总线繁忙，就对I2C模块进行复位；
如果不是第一次，且I2C总线上只有一主，则等待一定时间（5ms）；
如果是多主，则返回，等待总线空闲吧。

问题13：CPU写数据给EEPROM时，如果设置断点，就能成功写入数据，但没有断点，数据写不成功。什么原因呀？
原因：写保护WP引脚的电平应在接收到停止信号后，应保持低电平一段时间才使能写保护，即加延时语句。———已测试通过
//所有字节(地址字节+数据字节)都是添加写标志，即低电平,2n+2 <= 64//
//写EEPROM地址从0开始//
void EEPROM_Write_call(Uint16 address,Uint16 n,Uint16 s)
{
Uint16 i,data_temp;

do{}while(EEPROM_Timer <= 20); //20ms
// Check if bus busy
if (I2caRegs.I2CSTR.bit.BB != 0)//总线忙位，不能手动清除
{
return;
}

if(WP != 0) WP = 0; //清除从机EEPROM写保护模式

// Setup slave address-7bit
I2caRegs.I2CSAR = 0x50;

I2caRegs.I2CCNT = (n<<1)+2; // Setup number of bytes to send

//set up write mode
I2caRegs.I2CMDR.all = 0x6E20;// Send start as master transmitter
//I2caRegs.I2CMDR.bit.STT = 1; //发起始信号
//I2caRegs.I2CMDR.bit.STP = 1; //主机发送停止信号
//I2caRegs.I2CMDR.bit.TRX = 1; //TX mode
if(I2caRegs.I2CSTR.bit.NACK != 0) return;

//存储器首地址——2字节(14bit)
while(I2caRegs.I2CSTR.bit.XRDY != 1);
I2caRegs.I2CDXR = (address>>8);
if(I2caRegs.I2CSTR.bit.NACK != 0) return;
while(I2caRegs.I2CSTR.bit.XRDY != 1);
I2caRegs.I2CDXR = (address&0x00FF);
if(I2caRegs.I2CSTR.bit.NACK != 0) return;

// Setup data to send
for(i=0; i<n; i++)
{
data_temp = MK_Data[s+i];
while(I2caRegs.I2CSTR.bit.XRDY != 1);
I2caRegs.I2CDXR = (data_temp&0x00FF);
if(I2caRegs.I2CSTR.bit.NACK != 0) return;
while(I2caRegs.I2CSTR.bit.XRDY != 1);
I2caRegs.I2CDXR = data_temp >> 8;
if(I2caRegs.I2CSTR.bit.NACK != 0) return;
}
do{}while(I2caRegs.I2CSTR.bit.SCD != 1); //是否有停止信号
WP = 1; //保护EEPROM，使其只读
EEPROM_Timer = 0;
}

问题14：波形错误——用I2C接口，SCK 和 SDA都接有4.7K的上拉电阻，用示波器抓SCK和SDA的波形，发现SCK时序正常，SDA异常，见附图（黄为SCK，紫为SDA），请问这个锯齿波形大概是什么原因造成的呢？

——by

猜测原因：可能是I2C模块时钟频率设置不合理；——未验证

IIC中断作用：IIC中断和UART中断一样，你可以立刻得到数据，而不需要总是查询。
IIC接收数据只是存到指定的寄存器中，如果你不取走，下次再接收数据就直接冲掉了，所以IIC接收到数据之后给CPU中断，中断服务程序去处理这些收到的数据！查找中断源是一种保险的做法，要是由于其他的哪几种原因产生了中断，但是此时数据并没有接收完，中断服务子程序去处理数据了，结果就不对了！如果你自己敢保证不会出现哪几种情况就可以完全不用写！
——by

//I2C (接收)
interrupt void i2c_int1a_isr(void) // I2C-A
{
Uint16 IntSource; // Read interrupt source
IntSource = I2caRegs.I2CISRC.bit.INTCODE & 0x07;
switch(IntSource)
{
case I2C_NO_ISRC: break; // =0
case I2C_ARB_ISRC: break; // =1
case I2C_NACK_ISRC:break; // =2
case I2C_ARDY_ISRC:break; // =3
case I2C_RX_ISRC: // =4
InData[I2cIndex++] = I2caRegs.I2CDRR; break;
case I2C_TX_ISRC: break; // =5
case I2C_SCD_ISRC: break; // =6
case I2C_AAS_ISRC: break; // =7
default: //asm(" ESTOP0"); // Halt on invalid number. asm(" RPT #5 ||NOP ");
} // Enable future I2C (PIE Group 8) interrupts
PieCtrlRegs.PIEACK.all |= PIEACK_GROUP8;
}