Помехи на линии I2C при подключении оборудования Опции

[A-10]

Всем доброго времени суток.

Суть проблемы следующая - есть плата с ARM-овым процессором (от NXP) и тремя линиями I2C, подтянутыми 4.7К резисторами к питанию 1.8В. Частота I2C 100КГц.

На плате крутится линукс, пробую по i2cdetect/i2cget получить данные с подключенных к линии микросхем - ID возвращается нормально.
Подключаю преобразователь уровня с камерой - сообщения не приходят (подтягивающие резисторы только на борде). Иногда SCL "залипает" в нуле до сброса.

На одной линии I2C без подключенных устройств подсоединился осциллографом к SCL/SDA. Пока нет подключения к SCL - сообщение нормально уходит, как только подключаю щуп, происходит следующая картина:



Грешу на избыточную емкость на линии, но может быть еще какие-то варианты? Перепаивать резисторы такого типоразмера сложновато..

[Димон Безпарольн...]

У мну конечно частоты пониже но проблема схожая. STM32L151 как источник I2C на одной плате, разъем - шлейф -разъем и пять микросхем - абонентов I2C на другой плате. Шлейф отдельными проводами. Подтягивающие резисторы не на конце линии, а у начала цепочки микросхем - абонентов шины.

Так вот, из - за отражения 3-4 микросхемы отказываются выдавать данные. Хотя на шине видны. И почему - то защелкивается в нуле SDA. Пока нашел кривое решение: просканировал шину на разных частотах и нашел что при 170КГц все исправно работает. Хорошо видно как при смене частот отваливаются разные абоненты. Причем это единственный диапазон 120 - 170 Кгц из возможного 10КГц - 1МГц.

Согласен, решение кривое. Может перенести резисторы (1к, 3.3В) на конец линии?

Сообщение отредактировал Димон Безпарольный - Oct 1 2016, 20:45

[A-10]

Так вот, из - за отражения 3-4 микросхемы отказываются выдавать данные. Хотя на шине видны. И почему - то защелкивается в нуле SDA.

А уж было думал, что проблема решилась полностью, но нет -)
После добавления второй микросхемы для согласования уровня (на обратной стороне платы припаял проводами, закрепив клеем) i2c стала сбоить снова.
Причем ситуация такая, на линии i2c-1, где помимо камеры висит hdmi, при старте платы и линуха, пытается инициализироваться этот hdmi, но заваливается SDA:



На пустой линии i2c-0, если туда вешать камеру, вылазит такое (на этот раз SCL):

Причем, иногда проходит несколько команд, находятся фантомные устройства на линии, но потом неизменно SCL падает.

Вероятно, дело в наводках на линию I2C с обратной частоты 27МГц, которая идет по проводу к разъему.

[Jury093]

А уж было думал, что проблема решилась полностью, но нет -)
После добавления второй микросхемы для согласования уровня (на обратной стороне платы припаял проводами, закрепив клеем) i2c стала сбоить снова.
Причем ситуация такая, на линии i2c-1, где помимо камеры висит hdmi, при старте платы и линуха, пытается инициализироваться этот hdmi, но заваливается SDA:

я уже запутался, откуда вторая микросхема? был же левелшифтер на дискретах..
вы бы примитивную функционалку нарисовали с номиналами и длинами шин, а то сам черт ногу сломит..
если на ваш проц (аналог imx6) нет никаких еррат, то пройдите по цепочке:
- отключите от проца всё и подвесьте что-то типа eeprom на 1.8в - убедитесь, что корка проца работает безукоризненно..
- повесьте ту же eeprom за левелшифтером на коротких проводках - проверяете исправность канала
- наращивайте длину проводов до появления ошибок, так узнаете критичную длину шины
потом пункты два и три делаете для камеры, начиная с минимальной длины, т.к. 27МГц после левелшифтера может звенеть и заваливать фронты
i2c отличная шинка и замечательно работает, если не наглеть с длиной, скоростью и емкостью физики..
да, пуллапы ставятся не от балды - у филипса (philips->nxp->qualcomm) была аппнота
ну и неоднократно упоминаемый вариант i2c-gpio, но панацея, но для независимой проверки сгодится..
по камере - при подключение никаких чудес нет? например висящий в воздухе shutdown или левые импульсы на reset камеры..

[A-10]

я уже запутался, откуда вторая микросхема? был же левелшифтер на дискретах..
вы бы примитивную функционалку нарисовали с номиналами и длинами шин, а то сам черт ногу сломит..
если на ваш проц (аналог imx6) нет никаких еррат, то пройдите по цепочке:
- отключите от проца всё и подвесьте что-то типа eeprom на 1.8в - убедитесь, что корка проца работает безукоризненно..
- повесьте ту же eeprom за левелшифтером на коротких проводках - проверяете исправность канала
- наращивайте длину проводов до появления ошибок, так узнаете критичную длину шины
потом пункты два и три делаете для камеры, начиная с минимальной длины, т.к. 27МГц после левелшифтера может звенеть и заваливать фронты
i2c отличная шинка и замечательно работает, если не наглеть с длиной, скоростью и емкостью физики..
да, пуллапы ставятся не от балды - у филипса (philips->nxp->qualcomm) была аппнота
ну и неоднократно упоминаемый вариант i2c-gpio, но панацея, но для независимой проверки сгодится..
по камере - при подключение никаких чудес нет? например висящий в воздухе shutdown или левые импульсы на reset камеры..

Микросхему (NOR) я напаял сверху и подключил ее вместо преобразователя (частота слишком высокой оказалась для такой схемы на мосфетах), для линии входной частоты. Старые дорожки разрезал, чтобы не было антенного эффекта. В это время i2c протокол работал хорошо, удалось обнаружить камеру по i2cdetect. Правда адрес отличался от того, что указан в ДШ, этот момент я не понял. После чего я допаял еще одну микросхему NOR, дабы пустить через нее обратный сигнал частоты от камеры. И начались (продолжились) вышеописанные глюки.

Длина линий не более 15см, номиналы со стороны проца ~2.35K(после допайки резисторов), со стороны камеры - 2.2К. Напряжение IO пинов камеры - 2.8В, проца - 1.8В.

На этой линии висит только лишь HDMI трансмиттер -по нему видно, что передача идет нормально, когда нет камеры на линии, иначе просто не идет сигнал на монитор.
Errata молчит. Про пулапы я почитал, все вписывается по расчетам.
С камерой все нормально, ресет подтянут к уровню, она выдает все сигналы синхронизации и данные.

Хочу передалать схему на полноценном преобразователе уровня, удалось найти из двунаправленных (без DIR пина) только txs0108e. По характеристикам подходит, поддерживает push/pull / open drain и по частоте тоже запас.

Сообщение отредактировал A-10 - Oct 4 2016, 09:52

[AlexRayne]

Микросхему (NOR) я напаял сверху и подключил ее вместо преобразователя (частота слишком высокой оказалась для такой схемы на мосфетах), для линии входной частоты. Старые дорожки разрезал, чтобы не было антенного эффекта. В это время i2c протокол работал хорошо, удалось обнаружить камеру по i2cdetect. Правда адрес отличался от того, что указан в ДШ, этот момент я не понял. После чего я допаял еще одну микросхему NOR, дабы пустить через нее обратный сигнал частоты от камеры. И начались (продолжились) вышеописанные глюки.

вы это о клоках или и2ц?
обратный левел-шифт из низковольтового домена в высоковольтовый надо делать микрухами т.н. "толерантными" к более высокому питанию. нетолерантные дадут вам как минимум большую утечку из сигнального входа на высокое питание, а в худшем случае дадут прямой ток диода. попробуйте врезать в сигнал клока перед входом вашего НОР резистор небольшой - 50-100ом.

по поводу адресов - это частенько происходит от того что неучитывается сдвиг на младший бит адресный - который указывает тип транзакции чтение/запись.

[A-10]

вы это о клоках или и2ц?
обратный левел-шифт из низковольтового домена в высоковольтовый надо делать микрухами т.н. "толерантными" к более высокому питанию. нетолерантные дадут вам как минимум большую утечку из сигнального входа на высокое питание, а в худшем случае дадут прямой ток диода. попробуйте врезать в сигнал клока перед входом вашего НОР резистор небольшой - 50-100ом.

по поводу адресов - это частенько происходит от того что неучитывается сдвиг на младший бит адресный - который указывает тип транзакции чтение/запись.

Это именно клоки камеры. Просто после модификации обратного клока i2c опять пошла вразнос.

Не совсем понял. Толерантность по питанию требуется же при преобразовании из high->low, когда на вход подается более высокое напряжение.
А при преобразовании low-to-high питание идет высокое, а открывается "низким" уровнем.
И судя по сигналам, по части клока все нормально. На линии данных приходят нули (там уровень так же задавлен до 1В и не воспринимается входными буферами), поэтому картинка черная (точнее, зеленая, т.к. YUV цвет. пространство).
Сейчас нет под рукой названия микросхемы, дома посмотрю.

Попробую найти TXS0108E и повесить на плату, пропущу i2c и клоки в обе стороны, чтобы убедиться, что не будет сюрпризов.

p.s. Вы правы по части адреса, 0x42 >> 1 = 0x21

[AlexRayne]

Это именно клоки камеры. Просто после модификации обратного клока i2c опять пошла вразнос.

Не совсем понял. Толерантность по питанию требуется же при преобразовании из high->low, когда на вход подается более высокое напряжение.
А при преобразовании low-to-high питание идет высокое, а открывается "низким" уровнем.
И судя по сигналам, по части клока все нормально. На линии данных приходят нули (там уровень так же задавлен до 1В и не воспринимается входными буферами), поэтому картинка черная (точнее, зеленая, т.к. YUV цвет. пространство).
Сейчас нет под рукой названия микросхемы, дома посмотрю.

вы же сказали что как раз добавили переход от камеры->борде, тоесть ваш преобразователь обязан быть запитан более низким питанием борды, а значит быть толерантным к напряжению камеры.

Попробую найти TXS0108E и повесить на плату, пропущу i2c и клоки в обе стороны, чтобы убедиться, что не будет сюрпризов.

чем искать такую диковину лучше програмный режим делать, ибо сдается мне ваши беды не от клоков.

[A-10]

вы же сказали что как раз добавили переход от камеры->борде, тоесть ваш преобразователь обязан быть запитан более низким питанием борды, а значит быть толерантным к напряжению камеры.

Вы писали: "обратный левел-шифт из низковольтового домена в высоковольтовый", а тут 2.8В от камеры в 1.8В, высоковольтный в низковольтный. Думаю, просто ошибка, но я понял о чем речь.

чем искать такую диковину лучше програмный режим делать, ибо сдается мне ваши беды не от клоков.

Микросхемы уже сегодня-завтра будут, так что можно будет проверить и убедиться.