GPIO实现I2C从机的设计[2]

在上篇文章中，实现了GPIO模拟I2C从机的初步设计，但在实际的使用过程中，发现了一些问题，为了解决实际传输过程中发生的数据传输错误问题，在本篇文章中，会根据实际测试情况对上篇的代码做一些修改。

问题描述
主从机传输主要发生在从机接收数据部分，下图1是使用示波器（500MHz 2.5GS/s）抓取的主机发送的时钟和数据信号关系。可以在图中看出：
①时钟占空比并不是50%
②数据变化并不是在时钟的高电平或者低电平的中间部位发生变化，而是在时钟刚发生跳变之后就发生了变化。（图中测试发现时钟变化150ns之后数据信号就发生了变化）

图1

根据上篇文章的代码（见下）

while(!recFinish){    for(bitcount = 0; bitcount < 8; bitcount ++)    {        while(GET_SCL_DAT);        SDA_IN;        while(!GET_SCL_DAT);        r0 = GET_SDA_DAT;        while(GET_SCL_DAT)        {            r1 = GET_SDA_DAT;            if((r0 == 0) && (r1 == 1))            {                recFinish = 1;                return 1;            }        }           rxbyte <<= 1;        if(r1)            rxbyte |= 0x01;        else            rxbyte |= 0x00;     }    buf[(*len)++] = rxbyte;    IIC_SLAVE_SEND_ACK;}return 0;

在r1位置的极限情况下，r1会采样到SCL刚变为低的值，这样就会发生错误的采样，在实际测试中发生了下列错误的采样（主机将数据写入从机，并从从机中读取以验证）

图2 读写测试

可以看到一些规律，每一个Byte只会发生一次错误，所有的错误都是高位没有采样到。原因就发生才r1采样的时候采样错误。

为了改正这种错误，就需要重新确定采样值。

        if(r1)            rxbyte |= 0x01;        else            rxbyte |= 0x00;

有两种修改方法：一种是在取采样值的时候，取r0，这样避免在取r1的时候出现数据跳变，即上面的代码修改为：

        if(r0)            rxbyte |= 0x01;        else            rxbyte |= 0x00;

但这种修改方法还是有不完善的地方，因为r0也有可能发生跳变，也有可能是一个不稳定的采样点，那么最理想的状态是采样图1中r2的值，r1可能在SCL发生跳变的瞬间也发生数据的跳变，但是r2一定是在SCL为高的时候的采样点，是不会发生数据的跳变的。

代码可修改如下：

while(!recFinish){    for(bitcount = 0; bitcount < 8; bitcount ++)    {        while(GET_SCL_DAT);        SDA_IN;        while(!GET_SCL_DAT);        r0 = GET_SDA_DAT;        r1 = r0;        while(GET_SCL_DAT)        {            r2 = r1;            r1 = GET_SDA_DAT;            if((r0 == 0) && (r2 == 1))            {                recFinish = 1;                return 1;            }        }        rxbyte <<= 1;        if(r2)            rxbyte |= 0x01;        else            rxbyte |= 0x00;     }    buf[(*len)++] = rxbyte;    IIC_SLAVE_SEND_ACK;}return 0;

由此修改后，可以保证采样值正确，接收数据也正常，不会发生数据错误。

在此，GPIO模拟I2C从机的设计告一段落。