RPi-I2C-ClockStretcher⚓
Die Hardware selbst hat einen Fehler bei der korrekten Implementierung der Clock-Stretch-Auswertung. Zur Erinnerung: Der I²C-Slave darf durch Low-Halten von SCK den Takterzeuger beliebig lange aufhalten. (Beim darauf aufbauenden Standard SMB gelten Zeitlimits.) Der Implementierungsfehler ist, dass der darauf folgende Taktimpuls beliebig kurz werden kann. Weil man vergessen hat, den I²C-Master-Taktgenerator anzuhalten.
Funktioniert nicht weil der Raspberry keine Probiertaktimpulse ausgibt! Alles für die Katz'. Die Voruntersuchung mit Serienwiderständen 470 Ω zeigt wer SCL und SDA gerade treibt.
Die Idee ist nun, den Strom in der SCL-Leitung vom AVR zum Raspberry PI zu erfassen: Wenn dieser vom Pull-Up des Raspberry zum AVR fließt, liegt slave-seitiges Clock-Stretch vor. Dieser wird nun so lange verlängert, bis der Raspberry „mal wieder“ Low ausgibt. Damit wird der Clock-Stretch mit dem Raspberry-I²C-Takt (im Datenblatt: BSC, Seiten 28~37, klingt wie BSE) synchronisiert. Die Schottky-Diode D1 leitet SCL normal (d.h. vom Master zum Slave) weiter. Auf der AVR-Seite befinden sich an SCL und SDA Pullup-Widerstände. Bei Clock-Stretch und SCL' = H fließt Strom durch T1 und sein Kollektoranschluss öffnet T2 und schließlich T3. Wobei T3 parallel zum Ausgangstransistor am SCL-Anschluss des AVR liegt: Die so realisierte Thyristorstruktur bleibt so lange gezündet, bis die Stromquelle an SCL' (der Raspberry-seitige Pullup-Widerstand) unwirksam wird, indem SCL' wieder auf L gezogen wird.
Als Randproblem „sieht“ der Raspberry während Clock-Stretch 0,6 .. 0,7 V
statt 0 V.
T3 sollte ein MOSFET sein, damit diese Spannung nicht weiter steigt;
ansonsten kan man für T2 und T3 auch Bipolartransistoren
mit Basisvorwiderständen oder
Digitaltransistoren verwenden.
Oder einen 74LVC2G07:
Die 2 Widerstände müssen dann beide nach 3P3 gehen.
Ein LM393 geht nicht (für 400 kHz Takt), ist zu langsam.
Sollte die Transistorkombination wegen zu kurzer Überlappung von AVR-Clock-Stretch
und High-vom-Raspberry, kommt ein nur leicht gekürzter, nahezu voller Taktimpuls
zum AVR durch.
Seltsam: 230418 funktioniert I²C ohne „i2c-bcm2835“ einfach so. (Zumindest mit dem Prüfadapter mit den Serienwiderständen.) Als ob ein Configware-Update über den Raspberry gelaufen ist. Allerdings muss man read() und write() bei errno==121 wiederholen, wie früher auch. Der Bus verklemmt sich nie, der AVR kommt nicht in die Verlegenheit, bei Dauer-Lo auf SDA den I²C-Slave rücksetzen zu müssen. CRC-Fehler sind verschwunden. Die Fehler haben sich buchstäblich in Luft aufgelöst.
