I2C 常見(jiàn)有兩種錯(cuò)誤：I2C ACK error、I2C timeout

一、I2C ACK error

在應(yīng)該收到 ACK 信號(hào)的時(shí)候沒(méi)有收到 ACK 信號(hào)，i2c controller 就會(huì)產(chǎn)生一個(gè) ACK error 的中斷，告訴 i2c driver 發(fā)生了 ACK error。通常情況是 slave 本身的問(wèn)題。

1、檢查 device 是否存在，i2c bus number 和 device address 是否正確。示例如下：i2c number 為 6，addr 為 0x28：

[31.092951][xxx]i2c i2c-6:addr:0x28,ACK error

2、檢查 device 是否已經(jīng)上電使能，以及正確的 init。

3、檢查 i2c speed 是否適配，speed 大于 device 支持的 max speed 也會(huì)造成 ACK Error。降低速度，如果仍然可以工作的話就說(shuō)明是 clk 相關(guān)問(wèn)題。

4、檢查 i2c device 信號(hào)電平是否與 AP 匹配。

5、GPIO check 以下幾個(gè)部分：

1. GPIO 電流驅(qū)動(dòng)能力。
2. GPIO 工作模式是否是 I2C 模式。
3. GPIO 是否有內(nèi)部上拉電阻。
4. GPIO 默認(rèn)電平狀態(tài)。

從 i2c spec 看，如下情況 NACK 是正常的。

I2C 寫

主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，最后一個(gè) Byte 數(shù)據(jù)時(shí)，從機(jī)可能應(yīng)答也可能非應(yīng)答，但不怎樣主機(jī)都可以產(chǎn)生停止條件，如果主機(jī)在向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)（甚至包括從機(jī)地址在內(nèi)）時(shí)檢測(cè)到從機(jī)非應(yīng)答，則會(huì)及時(shí)停止傳輸。

I2C 讀

主機(jī)從從機(jī)接收數(shù)據(jù)時(shí)，最后一個(gè) Byte 數(shù)據(jù)時(shí)，主機(jī)不回應(yīng)該從機(jī)，即 NACK。

二、I2C timeout

當(dāng) I2C 傳輸發(fā)生 timeout 時(shí)，一般 kernel log 會(huì)有類似如下打印：

[48.197718][xxx]i2c i2c-1: addr:0xa,transfer timeout

1、GPIO check 以下幾個(gè)部分。

1. GPIO 電流驅(qū)動(dòng)能力。
2. GPIO 工作模式是否是 I2C 模式。
3. GPIO 是否有內(nèi)部上拉電阻。
4. GPIO 默認(rèn)電平狀態(tài)。

2、排查 slave 順序。

1. log 中第一個(gè)發(fā)生 timeout 的 slave。
2. 有 power 控制和 reset 控制的 slave。
3. other slave。

復(fù)現(xiàn)問(wèn)題后，可以手動(dòng)將相應(yīng)外設(shè)去掉，確認(rèn)是哪個(gè)外設(shè)將 i2c bus 拉住，再與供應(yīng)商溝通，debug 一下該 IC 狀態(tài)，理清拉住 i2c bus 原因。

三、i2c-tools

i2c-tools 也很好用，這個(gè)工具工具博主上次寫過(guò)，參考以下文章：

??手把手教你使用 i2c-tools。??

四、常見(jiàn)問(wèn)題

1、同一條 i2c bus 上所有的外設(shè)的 i2c addr 要不同

（1）相同 address 注冊(cè)時(shí)沖突.

[2.059184][xxx]i2c i2c-1:Failed to register i2c client 24c02 at 0x51(-16) 
[2.059189][xxx]i2c i2c-1:Can't create device at 0x51

對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤碼是 -16。

/kernel-5.10/include/uapi/asm-generic/errno-base.h
#define EPERM   1 /* Operation not permitted */
#define ENOENT   2 /* No such file or directory */
#define ESRCH   3 /* No such process */
#define EINTR   4 /* Interrupted system call */
#define EIO   5 /* I/O error */
#define ENXIO   6 /* No such device or address */
#define E2BIG   7 /* Argument list too long */
#define ENOEXEC   8 /* Exec format error */
#define EBADF   9 /* Bad file number */
#define ECHILD  10 /* No child processes */
#define EAGAIN  11 /* Try again */
#define ENOMEM  12 /* Out of memory */
#define EACCES  13 /* Permission denied */
#define EFAULT  14 /* Bad address */
#define ENOTBLK  15 /* Block device required */
#define EBUSY  16 /* Device or resource busy */
......

可以執(zhí)行 ls /sys/bus/i2c/devices 查看對(duì)應(yīng)的 i2c-1 下是否已經(jīng)有注冊(cè)相同的 address 的外設(shè)。

若返回 -11，-EAGAIN。代表總線正忙，或無(wú)法申請(qǐng)到總線鎖。如果總線正忙，請(qǐng) retry 等待，或查看是哪個(gè) device 一直在發(fā)送。如果無(wú)法申請(qǐng)到總線鎖，請(qǐng)查看是否在中斷函數(shù)或原子上下文調(diào)用了 i2c_transfer。

（2）隱藏的 i2c address，即外設(shè)存在多個(gè) i2c addr 或外設(shè) HW bug，導(dǎo)致 i2c 通訊異常。

示例：eeprom 在 i2c-1 上注冊(cè)了 0x50 地址，而 type c 雖然注冊(cè)到 0x60 地址，但對(duì) 0x50 也能產(chǎn)生響應(yīng)，type c 拉低了 SDA ，從而 timeout 。

debug 方法：

1. 軟件上確認(rèn)數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)的 driver 是否正確。
2. 硬件上逐一去掉外設(shè)，確認(rèn)是哪個(gè)外設(shè)導(dǎo)致。

2、示波器 ACK 的地方有毛刺

slave 在第 9 個(gè) clk 產(chǎn)生 ACK 應(yīng)答后，換成 mater 端來(lái)控制時(shí)產(chǎn)生的毛刺。此毛刺不會(huì)影響 I2C 總線讀寫時(shí)序，無(wú)需處理。

即 slave 和 master 控制總線切換間隔，沒(méi)有人控制總線，帶來(lái)的毛刺。

3、半高電平

在外接上拉電阻的情況下，有 enable 內(nèi)部下拉電阻，導(dǎo)致總線上有半高電平。

4、總線上電平拉不到地

1. master 端發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)電平拉不到地，可以增大驅(qū)動(dòng)電流或者上拉電阻。
2. slave 端拉不到地，可以咨詢供應(yīng)商看是否能增大 slave 端驅(qū)動(dòng)電流或者上拉電阻。

5、RK 平臺(tái) I2C debug

來(lái)源于 firefly。

https://wiki.t-firefly.com/zh_CN/Firefly-RK3399/driver_i2c.html

I2C 通信失敗，出現(xiàn) log: “timeout, ipd: 0x00, state: 1”

請(qǐng)檢查硬件上拉是否給電。

調(diào)用 i2c_transfer 返回值為 -6？

返回值為 -6 表示為 NACK 錯(cuò)誤，即對(duì)方設(shè)備無(wú)應(yīng)答響應(yīng)，這種情況一般為外設(shè)的問(wèn)題，常見(jiàn)的有以下幾種情況：

1. I2C 地址錯(cuò)誤，解決方法是測(cè)量 I2C 波形，確認(rèn)是否 I2C 設(shè)備地址錯(cuò)誤；
2. I2C slave 設(shè)備不處于正常工作狀態(tài)，比如未給電，錯(cuò)誤的上電時(shí)序等；
3. 時(shí)序不符合 I2C slave 設(shè)備所要求也會(huì)產(chǎn)生 Nack 信號(hào)。

當(dāng)外設(shè)對(duì)于讀時(shí)序要求中間是 stop 信號(hào)不是 repeat start 信號(hào)的時(shí)候，該如何處理？

這時(shí)需要調(diào)用兩次 i2c_transfer, I2C read 拆分成兩次，修改如下：

static int i2c_read_bytes(struct i2c_client *client, u8 cmd, u8 *data, u8 data_len) {struct i2c_msg msgs[2];
     int ret;
     u8 *buffer;
     buffer = kzalloc(data_len, GFP_KERNEL);
     if (!buffer)
         return -ENOMEM;
     msgs[0].addr = client->addr;
     msgs[0].flags = client->flags;
     msgs[0].len = 1;
     msgs[0].buf = &cmd;
     ret = i2c_transfer(client->adapter, msgs, 1);
     if (ret < 0) {
      dev_err(&client->adapter->dev, "i2c read failed\n");
            kfree(buffer);
       return ret;
      }
      msgs[1].addr = client->addr;
      msgs[1].flags = client->flags | I2C_M_RD;
      msgs[1].len = data_len;
      msgs[1].buf = buffer;
      ret = i2c_transfer(client->adapter, &msgs[1], 1);
      if (ret < 0)
          dev_err(&client->adapter->dev, "i2c read failed\n");
      else
        memcpy(data, buffer, data_len);
      kfree(buffer);
      return ret;
}

相信以上的 I2C debug 方法已經(jīng)能為大家解決大部分問(wèn)題，如果還是沒(méi)解決，一般是芯片問(wèn)題或者原廠底層 code bug，可以找芯片原廠支持。