IIC時序問題的解決方法

最近硬件測試工程師反饋一個BUG，和IIC的時序有關(guān)，這個BUG目前沒有帶來使用方面的影響，但是不符合規(guī)范，要求整改。我們使用的單片機是cortex-m3內(nèi)核的芯片，美信公司生產(chǎn)，使用此芯片讀取電容屏的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。目前電容屏都是自帶芯片的設(shè)計，芯片檢測到觸摸后產(chǎn)生一個GPIO中斷，單片機接收到中斷后讀取電容屏IC的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，使用比較簡單。

由于此款單片機手冊沒有給出IIC時序圖，硬件測試工程師把IIC的通用規(guī)范作為標(biāo)準(zhǔn)進行時序測試，認為以下兩個數(shù)據(jù)指標(biāo)不達標(biāo)，此數(shù)據(jù)符合IIC快速模式（最高可達400kHz）標(biāo)準(zhǔn)，但是不符合標(biāo)準(zhǔn)模式（最高100kHz）標(biāo)準(zhǔn)。這兩個時間參數(shù)只限制了最小值，是為了讓速率慢的IIC設(shè)備能夠正確的接收起始和停止信號，因為速率慢的器件反應(yīng)慢。

tHD_STA = 2.5us（標(biāo)準(zhǔn)是4us）

tSU_STO = 2.6us（標(biāo)準(zhǔn)是4us）

我們單片機操縱IIC接口的頻率是100kHz，測試人員認為其屬于標(biāo)準(zhǔn)模式，于是按照標(biāo)準(zhǔn)模式判定是否合格。因為此款產(chǎn)品是量產(chǎn)產(chǎn)品，并無市場反饋有實際問題，于是本著盡量不改動的原則和人家商討，100KHz正好是界限，也可以認為是快速模式，可以按照快速模式標(biāo)準(zhǔn)判斷，而且軟件操縱IIC并非GPIO模式方式，使用了硬件IIC接口，這兩個時間參數(shù)不可控，都是硬件行為，討論了半天，結(jié)果碰了一鼻子灰，被人家的執(zhí)著打敗了。解決辦法只有一個就是提高速率，讓它滿足快速模式標(biāo)準(zhǔn)。以下是速率提高至200kHz的測量結(jié)果，滿足了要求。

tHD_STA = 1.2us

tSU_STO = 1.3us

軟件上改速率很好改，無非是100改為200，換個數(shù)字而已，但是其它工作量比較大，因為是量產(chǎn)產(chǎn)品，而且這款屏幕有替代料，速率提高了，替代料也要測量是否工作正常，而且不能驗證一臺就拉倒了。這個問題真的有必要修改嗎？個人認為完全沒有必要，如果處于研發(fā)中的產(chǎn)品改了就改了，量產(chǎn)的產(chǎn)品完全沒有必要，而且有未知風(fēng)險，有時候是沒有辦法的事情。

解決這個問題的過程中，一直有個疑問，如果單片機的速率配置為100kHz以下，能否滿足標(biāo)準(zhǔn)速率標(biāo)準(zhǔn)呢？示波器抓了幾個速率的時間參數(shù)如下：

90kHz，不符合標(biāo)準(zhǔn)速率標(biāo)準(zhǔn)。

tHD_STA = 2.7us

tSU_STO = 2.9us

70kHz，不符合標(biāo)準(zhǔn)速率標(biāo)準(zhǔn)。

tHD_STA = 3.5us

tSU_STO = 3.7us

60kHz，符合標(biāo)準(zhǔn)速率標(biāo)準(zhǔn)。

tHD_STA = 8.3us

tSU_STO = 9.4us

從測量結(jié)果來看，這兩個時間參數(shù)是隨著速率降低不斷增大的，在70kHz-100kHz區(qū)間內(nèi)，不滿足標(biāo)準(zhǔn)速率標(biāo)準(zhǔn)。所以說這款單片機的IIC接口還是有瑕疵的，如果某個標(biāo)準(zhǔn)速率的IIC器件工作在這個區(qū)間內(nèi)，有可能對START和STOP信號識別錯誤，導(dǎo)致問題，當(dāng)然出現(xiàn)這種情況的概率很小。就算出現(xiàn)了，只要降低速率就能解決。