Proteus上的stm32硬件IIC测试失败怎么解决？

（9）Proteus 8.9上的STM32仿真系列（HAL/CubeMaxIDE)—IIC/I2C实验

实验设计： Proteus上的stm32硬件IIC测试失败，本处采用模拟IIC。控制PCF8574电平，并读取其状态从串口1输出。
一、Proteus原理图（芯片stm32f103r6tx)
1.可以不放逻辑分析仪，COMPIM点开波特率设置为9600。

二、CubemaxIDE配置
1.时钟和第一节相同，直接HCLK 8Mhz。
2.使能uart1，设置9600波特率

3.配置PB0,PB1，后面会重新设置输入输出模式，这里简单打开就好。
4.generate code，需要添加6个文件，delay.c/delay.h如上一节，需新添加Soft_IIC.c/Soft_IIC.h和PCF8574.C/PCF8574.h。后两个文件源代码如下。
目录结构：


Soft_IIC.h


#ifndef __SOFT_IIC_H
#define   __SOFT_IIC_H


#include "delay.h"


/* 高低电平 */
#define HIGH        1
#define LOW                0


/* IO方向设置 */
#define SDA_IN()  {GPIOB->CRL&=~(15<<(0*2));GPIOB->CRL|=4<<(0*2);}                //PB0浮空输入模式
#define SDA_OUT() {GPIOB->CRL&=~(3<<(0*2));GPIOB->CRL|=1<<(0*2);}         //PB0输出模式10Mhz
/* IO操作 */
#define IIC_SCL(n)  (n?HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET):HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_RESET)) //SCL
#define IIC_SDA(n)  (n?HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_SET):HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_RESET)) //SDA
#define READ_SDA    HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_0)                                        //输入SDA


/* IIC所有操作函数 */
void IIC_Init(void);                                                                                //IIC初始化
void IIC_Start(void);                                                                                //产生IIC起始信号
void IIC_Stop(void);                                                                                //产生IIC停止信号
uint8_t   IIC_Wait_Ack(void);                                                                        //等待ACK信号到来
void IIC_Ack(void);                                                                                        //产生ACK应答
void IIC_NAck(void);                                                                                //不产生ACK应答
void IIC_Send_Byte(uint8_t txd);                                                                        //IIC发送一个字节
uint8_t   IIC_Read_Byte(unsigned char ack);                                                //IIC读取一个字节


#endif


Soft_IIC.c


#include "Soft_IIC.h"


/***************************************************************
@Function                        void IIC_Init(void)
@Description                IIC初始化
@Input                                void
@Return                        void
***************************************************************/
void IIC_Init(void)
{
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};


          __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();
          __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
          __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();                                                                        //使能GPIOB时钟


        /* PB0,1初始化设置 */
          GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1;
          GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
          GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
          GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
          HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);


          IIC_SDA(HIGH);
          IIC_SCL(HIGH);
}


/***************************************************************
@Function                        void IIC_Start(void)
@Description                产生IIC起始信号
                                        SCL : HIGH
                                        SDA : HIGH -> LOW
@Input                                void
@Return                        void
***************************************************************/
void IIC_Start(void)
{
        SDA_OUT();                                                                                                                //sda线输出
        IIC_SDA(HIGH);
        IIC_SCL(HIGH);
        delay_us(4);
        IIC_SDA(LOW);                //START : when CLK is high,DATA change form high to low
        delay_us(4);
        IIC_SCL(LOW);                                                                                                        //钳住I2C总线,准备发送或接收数据
}


/***************************************************************
@Function                        void IIC_Stop(void)
@Description                产生IIC停止信号
                                        SCL : HIGH
                                        SDA : LOW -> HIGH
@Input                                void
@Return                        void
***************************************************************/
void IIC_Stop(void)
{
        SDA_OUT();                                                                                                                //sda线输出
        IIC_SDA(LOW);
        IIC_SCL(HIGH);
        delay_us(4);
        IIC_SDA(HIGH);                //STOP : when CLK is high,DATA change form low to high
        delay_us(4);
}


/***************************************************************
@Function                        uint8_t IIC_Wait_Ack(void)
@Description                等待ACK信号到来
@Input                                void
@Return                        1 : 接收应答失败
                                        0 : 接收应答成功
***************************************************************/
uint8_t IIC_Wait_Ack(void)
{
        uint8_t ucErrTime = 0;


        SDA_IN();                                                                                                                //SDA设置为输入
        IIC_SDA(HIGH);delay_us(1);
        IIC_SCL(HIGH);delay_us(1);
        while (READ_SDA) {
                ucErrTime++;
                if (ucErrTime > 250) {
                        IIC_Stop();
                        return 1;
                }
        }
        IIC_SCL(LOW);                                                                                                        //时钟输出0
        return 0;
}


/***************************************************************
@Function                        void IIC_Ack(void)
@Description                产生ACK应答
@Input                                void
@Return                        void
***************************************************************/
void IIC_Ack(void)
{
        SDA_OUT();                                                                                                                //sda线输出
        IIC_SCL(LOW);
        IIC_SDA(LOW);
        delay_us(2);
        IIC_SCL(HIGH);
        delay_us(2);
        IIC_SCL(LOW);
}


/***************************************************************
@Function                        void IIC_NAck(void)
@Description                不产生ACK应答
@Input                                void
@Return                        void
***************************************************************/
void IIC_NAck(void)
{
        SDA_OUT();                                                                                                                //sda线输出
        IIC_SCL(LOW);
        IIC_SDA(HIGH);
        delay_us(2);
        IIC_SCL(HIGH);
        delay_us(2);
        IIC_SCL(LOW);
}


/***************************************************************
@Function                        void IIC_Send_Byte(uint8_t txd)
@Description                IIC发送一个字节
@Input                                txd : 发送数据
@Return                        void
***************************************************************/
void IIC_Send_Byte(uint8_t txd)
{
        uint8_t t;


        SDA_OUT();                                                                                                                //sda线输出
        IIC_SCL(LOW);                                                                                                        //拉低时钟开始数据传输
        for (t = 0; t < 8; t++)
        {
                IIC_SDA((txd & 0x80) >> 7);
                txd <<= 1;
                delay_us(2);
                IIC_SCL(HIGH);
                delay_us(2);
                IIC_SCL(LOW);
                delay_us(2);
        }
}


/***************************************************************
@Function                        uint8_t IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
@Description                读1个字节,ack=1时,发送ACK,ack=0,发送nACK
@Input                                ack
@Return                        所读数据
***************************************************************/
uint8_t IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{
        unsigned char i, receive = 0;


        SDA_IN();                                                                                                                //SDA设置为输入
        for (i = 0; i < 8; i++)
        {
                IIC_SCL(LOW);
        delay_us(2);
                IIC_SCL(HIGH);
        receive <<= 1;
        if (READ_SDA) receive++;
                delay_us(1);
        }
        if (!ack)
                IIC_NAck();                                                                                                        //发送nACK
        else
                IIC_Ack();                                                                                                        //发送ACK


        return receive;
}


PCF8574.h


#ifndef __PCF8574_H
#define __PCF8574_H
#include "delay.h"
#include "Soft_IIC.h"


//#define PCF8574_INT  PBin(12) //PCF8574 INT脚


#define PCF8574_ADDR         0X40        //PCF8574地址为  0 1 0 0 A2 A1 A0 R/W


uint8_t PCF8574_Init(void);
uint8_t PCF8574_ReadOneByte(void);
void PCF8574_WriteOneByte(uint8_t DataToWrite);
void PCF8574_WriteBit(uint8_t bit,uint8_t sta);
uint8_t PCF8574_ReadBit(uint8_t bit);


#endif
PCF8574.c


#include "PCF8574.h"
//读取PCF8574的8位IO值
//返回值:读到的数据
uint8_t PCF8574_ReadOneByte(void)
{
        uint8_t temp=0;
    IIC_Start();
        IIC_Send_Byte(PCF8574_ADDR|0X01);   //进入接收模式
        IIC_Wait_Ack();
    temp=IIC_Read_Byte(0);
    IIC_Stop();                                                        //产生一个停止条件
        return temp;
}
//向PCF8574写入8位IO值
//DataToWrite:要写入的数据
void PCF8574_WriteOneByte(uint8_t DataToWrite)
{
    IIC_Start();
    IIC_Send_Byte(PCF8574_ADDR|0X00);   //发送器件地址0X40,写数据
        IIC_Wait_Ack();
        IIC_Send_Byte(DataToWrite);                     //发送字节
        IIC_Wait_Ack();
    IIC_Stop();                                                        //产生一个停止条件
        delay_ms(10);
}


//设置PCF8574某个IO的高低电平
//bit:要设置的IO编号,0~7
//sta:IO的状态;0或1
void PCF8574_WriteBit(uint8_t bit,uint8_t sta)
{
    uint8_t data;
    data=PCF8574_ReadOneByte(); //先读出原来的设置
    if(sta==0)data&=~(1<     else data|=1<     PCF8574_WriteOneByte(data); //写入新的数据
}


//读取PCF8574的某个IO的值
//bit：要读取的IO编号,0~7
//返回值:此IO的值,0或1
uint8_t PCF8574_ReadBit(uint8_t bit)
{
    uint8_t data;
    data=PCF8574_ReadOneByte(); //先读取这个8位IO的值
    if(data&(1<     else return 0;
}


5.main.c中添加代码
（1）包含头文件


#include "main.h"


/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "delay.h"
#include "Soft_IIC.h"
#include "PCF8574.h"
/* USER CODE END Includes */


（2）声明一个uint8_t 记录PCF8574状态


/* USER CODE BEGIN PV */
uint8_t IIC_READ;
/* USER CODE END PV */


（3）主函数


int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */


  /* USER CODE END 1 */
  


  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/


  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();


  /* USER CODE BEGIN Init */


  /* USER CODE END Init */


  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();


  /* USER CODE BEGIN SysInit */


  /* USER CODE END SysInit */


  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  delay_init(8);
  /* USER CODE END 2 */


  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
          PCF8574_WriteOneByte(0xf0);                                                //置PCF8574高四位高电平
          IIC_READ=PCF8574_ReadOneByte();                                        //读取PCF8574状态
          HAL_UART_Transmit(&huart1, &IIC_READ, 1, 0xff);        //将PCF8574状态从uart1输出
          delay_ms(500);                                                                        //延时500ms
          //翻转电平，重复上述操作
          PCF8574_WriteOneByte(0x0f);
          IIC_READ=PCF8574_ReadOneByte();
          HAL_UART_Transmit(&huart1, &IIC_READ, 1, 0xff);
          delay_ms(500);
    /* USER CODE END WHILE */


    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}


6.设置导出hex文件，buildall
三、实验结果
（1）电平翻转及uart1输出




写入PCF8574信号（0x40 0xf0)