基本概念 ​

定义 ​

I2C属于两线式串行总线，由飞利浦公司开发用于微控制器（MCU）和外围设备（从设备）进行通信的一种总线，属于一主多从（多住多从时，会进行主机仲裁，同一时间下的通信只会有一个主机）的总线结构，总线上的每个设备都有一个特定的设备地址，以区分同一I2C总线上的其他设备

物理结构 ​

I2C总线上可以连接多个设备，各设备之间通过SDA总线（数据线）和SCL总线（时钟线）进行连接，支持多主设备和多从设备，多个主机同时使用总线时，为了防止数据冲突，会利用仲裁方式决定由哪个设备占用总线，拓扑结构如下图所示。SCL和SDA空闲状态均为高天平

通信协议核心机制 ​

I2C总线通信时采用主从模式，即主设备发起和结束通信，总线上的从设备被动响应，是一种同步、半双工、串行通信协议

起始（START）与停止（STOP）信号 ​

SCL为高天平时，主设备控制SDA从高->低跳变产生START信号；SCL为高电平时，主设备控制SDA从低->高跳变产生STOP信号

确认（ACK）与非确认（NACK）信号 ​

每字节传输后，接收方在第9个时钟周期拉低SDA发出ACK信号，确认接收成功，若SDA保持高电平（相当于发出NACK）则发送方会停止传输

数据传输格式 ​

主设备发起START信号 -> 主设备发送从设备地址+读写位 -> 从设备相应ACK -> 传输n个字节，每传输完一个字节，接收方均响应ACK -> 主设备发送STOP信号结束通信并释放总线

SDA总线数据生成与采样 ​

主从设备各有一个移位寄存器用于数据传输，两者由主设备控制的SCL总线的时钟信号进行统一驱动，一个时钟周期完成一位数据的传输。时钟信号的下降沿会触发发送方将移位寄存器最高位（MSB）传输到SDA总线，并保证在时钟信号的低电平期间完成该动作并确保数据稳定（因为数据传输有延迟，发送方不能保证在时钟信号下降沿的一瞬间完成传输），同一时钟周期的时钟上升沿会触发接收方采样SDA总线的数据并存入移位寄存器，并在SCL高电平期间完成采样。在SCL高电平期间，不能让SDA信号跳变，否则会导致采样错误

时钟延展 ​

从设备可以通过拉低SCL暂停时钟，延长低电平时间以处理数据。主设备检查到SCL被拉低后，等待其释放后再重新接管SCL总线

Restart机制 ​

该机制的典型应用场景之一为切换读写方向，以读EEPROM特定地址数据为例说明该机制： 主设备发起START信号 -> 主设备发送从设备地址+写位 -> 从设备响应ACK (只有与主设备发出的地址匹配的从设备会响应) -> 主设备往eeprom设备写入一个字节的偏移地址（eeprom收到该地址后会设置内部读数据的地址指针，以供后续读取数据使用，每读一个字节，该指针会自动加1）-> 从设备响应ACK -> 主设备发送Restart信号 -> 无效数据+读位（每读取一个字节就需要写一个无效数据，硬件据此判断要读取的字节数，并据此决定发送ACK的数量）-> 从设备返回1字节数据，主设备响应ACK（读取几个字节就重复该步骤几次）-> 主设备发送STOP信号结束通信并释放总线

RESTART信号的产生：在SCL高电平时，主设备释放SDA跳变为高电平，然后迅速将SDA拉低为低电平，产生RESTART信号，为了避免被误判为STOP信号，SDA跳变过程中要缩短其高电平时间，确保快速完成SDA的电平跳变

I2C支持的器件 ​

问题定位 ​

常见问题现象 ​

/var/log/framework.log | grep error 在串口查看框架日志（或一键收集日志dump_info\LogDump\framework.log中），出现错误的调用函数可能不同，但如果打印：i2c read fail, ret: 5或i2c write fail, ret: 5的时候优先按以下方法定位

问题定位指南 ​

1. 关键字：i2c fail, ret: 5
2. 定位手段：查看/var/log/linux_kernel_log的SDK日志（或一键收集日志dump_info\LogDump\linux_kernel_log中）
3. 定位思路：在linux_kernel_log中搜索I2C-xx, 对应的I2C日志格式如下：

[I2C-bus-RT <xfer_ret|ret>] M <addr|flag|protocal|retries|timeout> L <wlen|rldn|cmd_len> C <wcnt|rcnt|outstanding> E <cmd_error|msg_error|status|abort_source> I <irq_status|irq_raw_status|irq_mask>

主要关注点：

1. 找到对应的I2C
2. RT<-5 | 5>对应framework.log中的ret:5
3. slave器件地址
4. flag（0x1或0x0），分别对应接收数据或者发送数据
5. 错误码（查找下方具体的错误码对应的错误信息排查