STM32作为I2C从机与Jetson AGX通信故障排查求助

需求 #

将STM32 MCU作为I2C从机连接到Jetson AGX，实现Jetson通过i2cdetect、i2cset、i2cget命令扫描总线并完成寄存器读写操作。

硬件连接 #

采用STM32 NUCLEO-G071RB开发板作为I2C从机，接线如下：

• STM32 GND ↔ Jetson AGX 40针引脚9
• STM32 SCL(PB8) ↔ Jetson AGX 40针引脚5
• STM32 SDA(PB9) ↔ Jetson AGX 40针引脚3

软件配置 #

Jetson端 #

运行JetPack 4.6.0（Ubuntu 18.04），使用系统默认I2C驱动。

STM32端（STMCube IDE） #

• I2C1配置：PB8设为SCL、PB9设为SDA，均启用内部上拉，通信速度100 KHz
• 从机地址设为0x20（7位地址）
• 初始化代码：

static void MX_I2C1_Init(void)
{
  /* USER CODE BEGIN I2C1_Init 0 */
  /* USER CODE END I2C1_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN I2C1_Init 1 */
  /* USER CODE END I2C1_Init 1 */
  hi2c1.Instance = I2C1;
  hi2c1.Init.Timing = 0x00303D5B;
  hi2c1.Init.OwnAddress1 = 40;
  hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;
  hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;
  hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0;
  hi2c1.Init.OwnAddress2Masks = I2C_OA2_NOMASK;
  hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;
  hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;
  if (HAL_I2C_Init(&hi2c1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Configure Analogue filter
  */
  if (HAL_I2CEx_ConfigAnalogFilter(&hi2c1, I2C_ANALOGFILTER_ENABLE) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Configure Digital filter
  */
  if (HAL_I2CEx_ConfigDigitalFilter(&hi2c1, 0) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN I2C1_Init 2 */
  /* USER CODE END I2C1_Init 2 */
}

• main循环逻辑（轮询模式）：

switch (hi2c1.State)
{
case HAL_I2C_STATE_READY:
  /*!< Peripheral Initialized and ready for use  */
  status = HAL_I2C_Slave_Receive(&hi2c1, buf, 2, 1000);
  if (status == HAL_OK)
      status = HAL_I2C_Slave_Transmit(&hi2c1, buf, 2, 1000);
  break;
};

问题现象 #

• 初始因电平不匹配（非3.3V），STM32所有I2C操作均应答失败
• 调整为3.3V电平后，STM32报告I2C状态为READY，但HAL_I2C_Slave_Receive中等待ADDR标志置位的I2C_WaitOnFlagUntilTimeout函数超时失败
• Jetson端执行sudo i2cdetect -y -r 8扫描总线，无任何设备响应

排查思路 #

1. 地址配置错误（核心疑点） #

代码中hi2c1.Init.OwnAddress1 = 40是十进制值，对应十六进制0x28，但需求中从机地址是0x20（十进制32）。Jetson扫描的是0x20，而STM32监听的是0x28，必然无法匹配。需修改为：

hi2c1.Init.OwnAddress1 = 32; // 对应7位地址0x20

2. 硬件层面验证 #

• 信号检测：用示波器抓取SCL/SDA引脚波形，确认Jetson发送的起始信号、地址帧是否正常到达STM32
• 上拉电阻：STM32内部上拉可能不足，若接线距离较长或负载较大，需在SCL/SDA与3.3V之间添加10K~47K的外部上拉电阻
• 共地检查：确保STM32与Jetson的GND连接牢固，共地是I2C通信的必要条件

3. STM32 I2C配置优化 #

• 中断模式替代轮询：轮询模式在while循环中可能存在响应延迟，改用中断回调模式更可靠：

  static uint8_t rx_done = 1;
  uint8_t buf[2];
  HAL_StatusTypeDef status;
  
  int main(void)
  {
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_I2C1_Init();
  
    while (1)
    {
      if (hi2c1.State == HAL_I2C_STATE_READY && rx_done)
      {
        rx_done = 0;
        status = HAL_I2C_Slave_Receive_IT(&hi2c1, buf, 2);
      }
    }
  }
  
  void HAL_I2C_SlaveRxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c)
  {
    if (hi2c->Instance == I2C1)
    {
      // 接收完成后立即准备发送
      HAL_I2C_Slave_Transmit_IT(&hi2c1, buf, 2);
    }
  }
  
  void HAL_I2C_SlaveTxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c)
  {
    if (hi2c->Instance == I2C1)
    {
      // 发送完成，允许下一次接收
      rx_done = 1;
    }
  }
  

• 引脚复用确认：检查PB8/PB9是否被其他外设占用，确保CubeIDE中已正确配置为I2C功能
• 时钟拉伸：确认NoStretchMode设为I2C_NOSTRETCH_DISABLE（代码中已正确设置），时钟拉伸是从机同步主机的关键

4. Jetson端配置验证 #

• 总线号确认：执行i2cdetect -l列出所有I2C总线，确认总线8对应40针的I2C接口
• 速率匹配：将Jetson的I2C总线速率强制设为100KHz，与STM32匹配：

  echo 100000 | sudo tee /sys/class/i2c-adapter/i2c-8/device/i2c-8/rate
  

• 扫描模式调整：改用普通扫描模式（去掉-r参数）：

  sudo i2cdetect -y 8
  

5. 调试手段 #

• STM32寄存器调试：用调试器查看I2C的SR1、SR2寄存器，确认ADDR标志是否被置位，或是否存在AF（应答失败）、BUSY（总线忙）等错误标志
• Jetson日志排查：执行dmesg | grep i2c查看系统日志，确认是否有I2C通信的错误提示

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Moti