引言：調試I2C從器件的第一步就是嘗試去讀它的地址，如果無法讀取地址或者向其發送讀寫命令卻沒有收到ACK回饋，都說明與器件通訊失敗。常規發生無法讀取I2C地址的情況時，第一懷疑點往往是硬件互聯出現問題，本節分享一個和軟件相關的調試案例。

1.問題背景

一枚視頻轉換芯片的I2C連接前端MCU上，調試時發現I2C通訊失敗，同一總線上的另外兩個器件地址均正常。發送讀寫命令波形也沒有ACK反饋，檢查過硬件互聯和Reset配置，均沒有問題。

2.懷疑點和排除過程

總線器件過多

考慮到一個I2C上掛載了三個從器件，分支和節點過多，并且走線也不短，所以懷疑是從器件過多導致Cload過大，無法和遠端通訊成功。于是摘掉和另外兩個器件的互聯電阻，再次嘗試，依然無法通訊，并且測量得到的波形質量并不差，如圖1-所示，我們向地址0X8A發送命令，卻沒有ACK回饋，說明并不是總線負載電容問題。

圖1-1：向設備發送讀寫命令波形

復位操作

雖然上電后復位Reset就為高電平，但是嘗試在從器件啟動后再復位一次，再嘗試讀取I2C地址，依然無法讀到，側面說明和時序沒有關系。為了驗證無法通訊是不是器件本身的問題，將其與MCU斷開，直接飛線I2C通過盒子連接到上位機，發現可以讀到地址，并且讀寫寄存器均正常，如下圖1-2是邏輯分析儀抓取到的波形圖，有明顯的ACK標志。

圖1-2：與上位機通訊抓取的讀寫波形

排除掉硬件互聯和引腳配置以及器件本身的問題，那么只有一個問題就是MCU端的I2C參數配置出現問題。

主器件I2C參數

那么主器件I2C涉及哪些參數呢，總線速度100KHz（標準），400KHz（快速），1MHz（超快速）、Data setup Time、Data hold Time等等這些參數可調，如圖1-4抓取上位機和器件通訊成功的波形，測試的Data hold Time大概為560ns，遠遠大于圖1-5器件手冊中的10-250ns，說明手冊中的此參數標注和實際不符，而MCU端I2C配置的是100ns，所以才通訊失敗。

圖1-3：與上位機通訊波形時間參數測量

圖1-4：與上位機通訊波形時間參數測量

圖1-5：器件手冊I2C時間參數

3.如何修正

如表1-5聯系原廠核對修改后的參數，修改主機I2C設置的Data hold time即可。

圖1-6：更正后的時間參數

4.總結

對于支持不同通訊速率的I2C設備，高速率的往往可以兼容低速率的，比如1MHz-I2C的A器件，它可以接收來自100KHz、400KHz、1MHz的速率信息，但是如果與它互聯的B器件只支持400KHz，那么B只能接收A發送100KHz、400KHz的信息。而100KHz、400KHz、1MHz的時間參數都有差異，在調試時不僅速率要匹配，與速率相關的時間參數也必須修改以保持兼容，因為芯片里面的I2C收發器ADC轉換速率與頻率f息息相關，而ADC轉換速率就決定著這些時間參數。

圖1-7：I2C主從機基本結構

從圖1-8可以明顯看出，三種速率下的數據保持時間和數據設置時間均有明顯的差異，以上述參數為例，Data hold time實際為560ns，說明器件僅支持到快速模式，但實際設置為100ns，而器件并不能支持這么快的采樣速度，所以無法識別Bit位，因此僅僅保持SCK一致，通訊也會fail。

圖1-8：幾種I2C模式的時間參數

另外有的器件支持好幾種系統時鐘（Syetem Clock），這時候其I2C時間參數可能就以System Clcok為單位，而不是直觀的us/ms，如圖1-9所示：

圖1-9：和系統時間掛鉤的I2C參數