基于Proteus8.9和STM32的HAL库模拟仿真STM32F103R6芯片方法

1、 几点重要问题说明1.MCU仿真型号要统一

Proteus中STM32F103就几个型号，不全。而且proteus的MCU型号必须和利用cubemx生成的工程的MCU型号一致，否则不能用。例如STM32F103R6和STM32F103RE是两个MCU，不要混了。

2. 无法C调试

利用HAL库开发，目前在Proteus中只有汇编语言，没有办法编译为C进行单步调试。

3. 选elf格式文件

Proteus中MCU可以加载hex和elf两个格式文件，建议用elf文件，hex不稳定。

4. MCU的主频和电源地等可以默认

网上很多例子说必须设置这些参数，目前我利用向导建立的工程不需要。

5. 报错后一定重启proteus

调试串口的时候总报错死程序，一定要重启proteus，否则一堆问题。

2、 安装Proteus8.91. 下载安装软件

下载地址，链接：

提取码：vcm4

下载后安装时英文版，里面有汉化包，复制所有汉化文件到安装目录的语言文件夹即可。

图 1 汉化文件夹

2. 建立STM32F103R6工程

按下图操作，主要最后一个界面选择对应型号的MCU

图 2 工程步骤

3. 添加器件

这个软件是英国人开发的，使用时左键选取、移动。右键菜单、中间键移动屏幕，滚轮放大缩小，都有功能，用着不爽。

如下图所示1为选取，2为电子全器件选取、3为ground和VDD、4是示波器等、5和6是模拟仿真的开始于结束。

图 3 项目窗体

点击2，在右侧框中点击P字母，弹出选取器件窗口。利用关键词找到器件，就添加到器件串口中，后面就可以直接用了，不用每次都搜索。

图 4 添加候选器件

4. 添加常用器件

如下图所示，建立三个输入按钮、三个输出LED小灯，一个串口。

图 5 建立测试项目

三、几点注意事项1. LED灯

要连接一个100欧姆的电阻，没有会短路。电阻太大了，电流不够，不亮。100K就不亮。

2. 开关

用的是上拉电阻模式，软件的中断的采样一定用下降沿触发中断。如果用上升沿，按一次会有2次中断，不知道为什么，一个坑。

3. 串口

也是坑最大的，网上有人用proteus里面的虚拟终端调试，我试了一下，不稳定，有乱码。用COMPIM器件好一点，但是也是不稳定。波特率不要太高了，用9600。另外如果导致工程死机，就重新启动proteus，否则后面怎么模拟都有问题一堆。

四、配置串口参数

这个单独说一下，需要一些第三方的软件。

1. 安装虚拟串口

下载地址：

2. 串口助手

自己网上找吧。

3. 利用虚拟串口虚拟串口

虚拟两个COM8和COM9，他们内部已经互相联通了。

4. 配置串口器件参数

在proteus中双击串口器件，添加如下参数。

另外注意，COMPIM和MCU是直连关系。

图 6串口参数

5. 程序运行

仿真开始后，利用串口助手打开COM9，因为com9和com8是互通的，这样com9就可以跟mcu的串口通信了。

5、 MCU加载程序

双击MCU，在program file中选择你的keil项目中的elf文件，晶振自己设置吧。如果用了定时器，最好设置一下。

图 7 加载参数

6、 运行仿真

点击窗口左下的仿真运行、停止按钮就可以控制仿真了。仿真过程中有问题，会在message窗口中有红色文字进行提示，自己理解吧。有问题，一定重启一下proteus。

图 8 仿真

几点说明：

（1）现在仿真对cubemx生成的HAL库程序支持不好，都是汇编语句，没有办法单步调试，只能看硬件效果了。

（2）如果修改器件，添加、删除器件等，一定要停止仿真，才能操作。

（3）如果添加了示波器、逻辑分析仪、虚拟终端等，一定要谨慎，容易导致项目死掉。

（4）启动仿真报下面这个错，就是你MCU的程序文件加载错了，在加载一次。

图 9 MCU文件加载错误

7、 Keil工程的配置

默认kei工程生成的是hex文件，如果需要elf文件，需要修改默认选项。

1. 调出项目Option窗口

图 10 调出options窗口

2. 修改output子窗口

去掉hex选项，在输出文件添加elf扩展名。Proteus的MCU芯片就找这个文件加载就可以了。

图 11 参数修改

8、 案例

做了一个基于cubemx5.6、keil MDK5.0和proteus8.9的案例。涵盖GPIO输入、输出、外部中断、定时器中断、串口输出、串口中断输入的基本功能案例。需要的话下载地址

链接：

提取码：b1rv

9、 Proteus与keil仿真的比较

前面写过一个keil下stm32F103仿真的方法，跟proteus比较。Keil主要MCU内部功能的仿真，没有过多的外部接口支持、例如AD /DA/SPI等，只能看管脚和寄存器的0/1状态，不直观，分析有一定难度。但是优点是使用简单、系统稳定。

而proteus可以设计符合实际的模拟各种电路，比较直观。支持的接口也多。看最后的效果很容易分析问题。但是问题是，proteus的使用需要数字和模拟电路基础，否则不能配置出合理的工程。另外一点也比较头痛，就是稳定性问题，过多的监控和通信器件很容易死机，是不是和谐版的问题，不好说。

总体来说，如果有电路基础，倾向于用proteus，还是更加接近真实。Keil仿真可以验证内部的逻辑，尽量少跟外部端口打交道。