I2C 异步通讯导致 HardFault 问题

[quanfeng]

1. 问题背景

1. 软件：ME0 SDK1_3_1 I2c_Master_Demo
2. 硬件：客户板子 or ME05 EVB
3. 问题描述：

• 客户调用 I2C_DRV_MasterReceiveData 函数发送会触发 HardFault。
• 客户代码逻辑是当识别到芯片有报 fault 持续 1-3s 然后重新走上下电时序（处 MCU 外，其他外设芯片执行上下电逻辑），I2C 4.7K 上拉电阻的电源也会重新上下电，此时 I2C 总线 SDK 和 SDA 也会同步拉低再拉高，拉低持续时间有 800ms 左右。
• I2C 外设芯片上下电后，MCU 会调用 I2C_DRV_MasterReceiveData 函数，此时若使用 I2C_DRV_MasterGetTransferStatus + while，需要获取返回值为 STATUS_SUCCESS 才能跳出循环，但此时由于 SDK 和 SDA 拉低时间超过寄存器 TOCFG -> LOW 设置的最大时间，寄存器 MSTS -> TOIF 标志位会置 1，I2C_DRV_MasterIRQHandler 函数里会将 master->status = STATUS_I2C_LINE_LOW_TIMEOUT，此时会一直卡在 while 函数里出不来。
• 如果把调用 I2C_DRV_MasterReceiveData 函数后，I2C_DRV_MasterGetTransferStatus + while 等待接收完成去掉，则会触发 HardFault。但当 RXBUFF 数组由局部变量改为静态局部变量或全局变量后，不会触发 HardFault。

2. 问题分析

2.1.1 Line low timeout detected 超时分析

1. 先确定 TOCFG -> LOW 设置的最大时间是多久，是否真的是拉低时间超时后，导致的 MSTS -> TOIF 标志位置 1。
2. 在 I2C 初始化的时候，I2C_Set_MasterLineLowTimeoutPeriod 函数会将 LOW 的值设为 0xFFF。

3. 时钟为 8M，LOW 值为 0xFFF，根据公式计算，（4096 * 256）* (1 / 8M) = 131ms，而实际拉低时间是 800ms，确实触发超时，MSTS -> TOIF 标志位置 1，理论与实践现象一致。

2.2 HardFault 原因分析

1. 使用 I2c_Master_Demo 例程，模仿客户代码调用方式对问题进行复现

2. 实际 Debug 确定可以看到，当出现 HardFault 时，I2C 未接收完成

3. 当更改 RXBUFF 为静态局部变量后，就不会出现 HardFault ，其 I2C 通讯波形是完整的，有起始位和停止位。

4. 出现 HardFault 后观察栈空间以及修改栈空间大小均无效果，可以推断堆栈未出现溢出。RXBUFF 数组仅修改变量存储位置，即可避免 HardFault 出现，推测跟变量的存储位置及生命周期有关系，由于局部变量在函数执行结束后就释放了，可能是 i2c_Read 函数已经执行结束了，将 RXBUFF 数组释放了，但由于 I2C 接收还未完成，但接收 BUFF 已经被释放了，但此时还在给 RXBUFF 收数据，所以触发了 HardFault 。
5. 在 i2c_Read 函数里和函数执行完成后分别设一个标志位，当出现 HardFault 的情况时 asd[1] 已经置 1 了，此时 i2c_Read 函数执行完毕 RXBUFF 数组已经被释放了，但此时 I2C 通讯还未结束，还在给 FIFO 写数据，所以触发了 HardFault 。

3. 问题总结

1. 使用 I2C_DRV_MasterReceiveData 函数时，必须使用 I2C_DRV_MasterGetTransferStatus 获取 I2C 状态，同时记得 I2C_DRV_MasterGetTransferStatus + while 等待的时候记得加上超时机制。

2. 也可以将 RXBUFF 设置为全局变量或静态变量。