STM32 MP153a的随机通信错误怎么处理？

在我们公司，我们在一个大型项目中使用 STM32 MP153a 微处理器。目前我正在尝试为 TDK ICM42688P Mems 陀螺仪编写设备驱动程序。我们已通过 I2C 将陀螺仪与 MPU 内的 Cortex M4 内核连接起来。两个设备都位于定制 PCB 上，陀螺仪路由到 MPU 的 I2C 2接口（I2C2_SCL = PZ6，I2C2_SDA = PZ7）。陀螺仪是该接口 (I2C2) 上的唯一设备。我们使用 1.8V 的 I2C 电压，两种设备都支持这些电压。I2C2 接口处于轮询模式。
对于我的驱动程序，我必须读取陀螺仪的多个寄存器，因此我使用 STM32 HAL 的 HAL_I2C_MEM_READ 函数，它位于从 CubeMX 生成的 HAL 中。我注意到我遇到了随机通信错误，所以我编写了一个简单的测试用例，其中我只在一个 while 循环中读取陀螺仪的设备 ID。这是此测试用例的伪代码，因此您可以了解它是如何工作的：
而（1）
{
    retVal_e = icm42688pReadRegister(ICM42688P_BANK_0_WHO_AM_I, ®Value_u8);
    如果（retVal_e == Std_ReturnType_CommError）
    {
        TRACE_ERROR("这是一个通信错误");
        errorCounter_u16++；
    }
    操作系统延迟（10）；//时间以毫秒为单位
}
retVal_e 包含通信的状态。如果一切正常，循环将等待 10 毫秒，然后再进行一次读取。如果出现错误，错误计数器将增加，并且控制台上将出现一个打印。首先，在这个测试用例中，osDelay 被设置为 1 毫秒，我在 30 秒内大致得到 200 个错误，但我们公司的错误容忍度为零，所以这是不可接受的。在此之后，我测试了 PCB 上的其他 I2C 设备是否也会出现错误。在 I2C1 接口上，我们有一个 MS5837 压力传感器和一个 RX8804 实时时钟。我以类似的方式测试了这两种设备 --> 在 while 循环中轮询一些数据。与这两个设备的通信是完美的，即使我没有任何延迟，只是 while 循环中的读取功能。我们还在 I2C3 接口上安装了一个 Ina231 电源监视器。我也测试了这个设备，但即使没有延迟，这种通信也再次完美无缺。请注意，I2C 接口（I2C1 和 I2C3）均配置为具有标准时序（tr 和 tf = 0 ns）的快速模式，并且在数字滤波器系数为 0 时启用模拟滤波器。此外，这两个接口都使用 DMA 通信进行流大于 10 字节。因此，测试用例没有使用 DMA（在 while 循环中只读取一个寄存器）。回到 I2C2 接口。我用非常快的示波器查看总线和正电压，发现上拉电阻有点大，因为时钟高相位几乎是尖峰，所以我将 4.7k 上拉电阻更改为 1.8k 上拉电阻。我为错误的通信设置了一个断点，以便在出现通信错误时可以观察示波器中的总线。然后发生通信错误，总线看起来仍然很好，并且看不到先前序列的重大变化，因此我假设故障出在 MPU 或软件中，而不是在陀螺仪或总线上。我为错误的通信设置了一个断点，以便在出现通信错误时可以观察示波器中的总线。然后发生通信错误，总线看起来仍然很好，并且看不到先前序列的重大变化，因此我假设故障出在 MPU 或软件中，而不是在陀螺仪或总线上。
在寻找解决方案时，我还测试了标准模式而不是快速模式。我通常在标准模式下比在快速模式下收到更多错误，所以这很奇怪。我注意到如果我禁用模拟过滤器，我得到的错误会少一些。当我启用模拟滤波器并将数字滤波器系数设置为 15（最大）时，我会得到更多错误。我还测量了总线上的实际上升和下降时间（10% 到 90% --> tr ~255 ns，tf ~ 25 ns）并将这些值用于 CubeMX 的计时。几次测试后，如果我选择禁用模拟滤波器并将数字滤波器系数设置为 0 的快速模式，并且如果我选择 300 ns 的上升时间和 30 ns 的下降时间，我得到的错误最少。即使使用这些设置，我也会在 30 秒内大致得到 4 个错误（延迟 1 毫秒）。
通过一些调试，我在等待一些标志时找到了错误。在 10 分钟的时间内，我可以捕获 3 次 HAL_I2C_Mem_Read() 函数中 RXNE 标志的超时。我还在 HAL_I2C_Mem_Read() 函数中调用的 I2C_RequestMemoryRead() 中的 TXIS 标志收到 3 个超时。同样在 I2C_RequestMemoryRead() 函数中，我得到了 6 个 TC 标志超时。每次总线上的通信看起来都不错，但 MPU 没有得到正确的样本。
我已经查阅了 STM32 MP153A (ES0438 Rev 7) 的勘误表。如果数据设置时间短于一个 I2C 内核时钟周期，则存在错误数据采样的情况（2.19.1）。作为解决方法，我将 I2CClk 频率从之前的 64 MHz (Clk src HSI) 增加到 100.5 MHz (Clk src PCLK1) 并分别更改了时序。此解决方法没有帮助，错误并没有消失。我什至尝试了一个慢得多的 I2C 内核 Clk，频率为 4 MHz（Clk src CSI），但这也没有用。在下一个案例 (2.19.2) 中，存在总线错误，结果是设置了 BERR 标志。我检查了这个标志，但当我收到错误时，这个标志从未设置。下一个案例 (2.19.3) 不相关，因为我们没有多主总线。下一个案例 (2.19.4) 也不相关，因为我们启用了时钟延展。最后一个案例（2.19. 5) 如果 I2c APB 时钟和 I2c 内核时钟的比率在 1.5 和 3.0 之间，则在传输第一个字节后从停顿开始说话。解决方法是将该比率更改为高于 3 或低于 1.5。APB Clk 设置为 100.5 MHz，并且由于项目要求而无法更改，但我已经将 I2C 内核 Clk 增加到 100.5 MHz 和 4 MHz（见上文），因此比率为 1.0 或 25.1，而且此解决方法也没有帮助。
我做了观察，如果我将 while 循环的延迟从 1 毫秒增加到 10 毫秒甚至 100 毫秒，我会在 5 分钟内没有错误。我什至在两次运行中测试了 30 分钟内 10 毫秒延迟的通信。在第一次运行中我根本没有收到错误，而在第二次运行中我收到了一个错误。对于这些测试，我将 I2C 内核时钟更改回之前的 64 MHz。这似乎是一种解决方法，但我们的容错度为零，并且我们需要至少 200 Hz 的通信速率，因此 10 毫秒的延迟已经太长了。
你看我已经测试了很多东西，我迫切需要一些帮助。我希望你有一些我也可以测试的东西，也许我的问题有正确的解决方案。