PIC32MK与PCF8574扩展I2C LCD通信时SCL线持续低电平问题

一、代码层面的直接问题修正 #

1. 修复I2C引脚的ANSEL配置冲突 #

在I2C__initialization函数中，你已针对I2C引脚（RG7、RG8）设置ANSELG = 0xFFFFFE7F，但main函数里又执行ANSELG = 0x00000000，这会覆盖之前的配置，导致I2C引脚的模拟功能被错误启用。修改main函数中的ANSELG设置：

ANSELG = 0xFFFFFE7F; // 替代原来的ANSELG = 0x00000000，保留I2C引脚的数字模式

2. 完善I2C时序等待逻辑 #

当前I2C操作函数未等待START/STOP/发送完成，这是SCL锁死的核心原因之一：

• I2C__Start函数：设置SEN=1后，必须等待SEN位自动清零（表示起始条件发送完成）

  void I2C__Start(void){
      I2C__state();
      I2C1CONbits.SEN = 0b1;
      while(I2C1CONbits.SEN); // 等待起始条件执行完成
  }
  

• I2C__Stop函数：同理，等待PEN位清零

  void I2C__Stop(void){
      I2C__state();
      I2C1CONbits.PEN = 0b1;
      while(I2C1CONbits.PEN); // 等待停止条件执行完成
  }
  

• I2C__Write函数：调整等待顺序，确保发送完成后再执行下一步

  void I2C__Write(uint8_t I2C_data){
      I2C__state();
      while(I2C1STATbits.TBF); // 等待发送缓冲区为空
      I2C1TRN = I2C_data;
      while(I2C1STATbits.TRSTAT); // 等待当前字节发送完成
      // 可选：检查应答位，用于调试
      if(I2C1STATbits.ACKSTAT){
          // 未收到应答，可添加错误处理逻辑
      }
  }
  

3. 补充LCD初始化流程 #

PCF8574扩展的16x2 LCD必须先完成初始化（如4位模式设置、显示开启），直接发送字符会导致LCD进入异常状态，可能触发总线锁死。添加初始化函数：

void LCD_Init(void){
    delay_ms(50); // 等待LCD上电稳定
    // 发送初始化序列（PCF8574一般BIT7为背光控制位）
    I2C__Start();
    I2C__Write(MASTER_WRITE_LCD_BLUE);
    // 4位模式初始化步骤
    I2C__Write(0x00);
    delay_ms(5);
    I2C__Write(0x00);
    delay_ms(1);
    I2C__Write(0x00);
    delay_ms(1);
    I2C__Write(0x20); // 设置4位模式
    delay_ms(1);
    // 配置显示参数
    I2C__Write(0x28); // 4位模式、2行显示
    delay_ms(1);
    I2C__Write(0x0C); // 开显示、关闭光标
    delay_ms(1);
    I2C__Write(0x06); // 光标自动右移
    delay_ms(1);
    I2C__Write(0x01); // 清屏
    delay_ms(2);
    I2C__Stop();
}

在main函数的I2C初始化后调用LCD_Init();。

4. 修正I2C波特率计算 #

你的CPU时钟为8MHz，100kHz波特率对应的I2C1BRG值需按公式计算：
I2C1BRG = (FPB / (2 * Fscl)) - (FPB / 10000000)
代入数值得：(8000000/(2*100000)) - 0.8 = 39.2，取整为0x27（39）。当前设置的0x10（16）会导致速率远超100kHz，超出PCF8574规格，引发总线异常。修改：

I2C1BRG = 0x27; // 对应8MHz FPB下的100kHz速率

二、硬件与调试层面的排查方向 #

• 示波器捕捉完整I2C时序：确认SCL拉低发生在起始条件后、地址发送时还是数据发送阶段，观察应答位波形，判断是主设备未释放SCL还是从设备异常拉低。
• 检测总线空闲状态：程序启动未触发I2C操作时，测量SCL/SDA电平是否为3.3V（由上拉电阻拉高），若此时SCL已低，检查主设备引脚是否被错误配置为输出低。
• 替换PCF8574模块：个别模块可能存在内部短路或损坏，尝试替换排除硬件故障。
• 检查电源稳定性：用示波器测量LCD的5V供电和PIC的3.3V供电，确认无明显纹波或压降，电源波动可能导致设备异常拉低总线。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Vilius Žalėnas