用I2C總線擴展I/O

2004年6月A版

　　在系統(tǒng)應用中，需監(jiān)控不同的輸入信號或控制幾個輸出信號，有時把這些信號線直接連接到微處理器引腳。這些監(jiān)控和控制用軟件來做。然而，這種技術需要很多微處理器引腳。

　　為了節(jié)省微處理器引腳，另一種可采用的方法是通過膠合邏輯接口實現(xiàn)監(jiān)控和控制線與微處理器的通信。采用這種方法，連接到微處理器引腳的連線較少。而開發(fā)這樣的系統(tǒng)比較麻煩和費時，因為需要更多的器件、更多的連線路由或更復雜的碼開發(fā)。

　　本文給出監(jiān)控和控制幾個外設信號的良好方案，為接入并行總線提供一簡單經(jīng)濟的方法，為接口不同的電子器件提供方便的途徑。此方案是基于標準PCF8574和PCF8574A器件基礎上的。這些器件的I2C地址是不同的。在此把這兩種器件當做擴展器。

　　這種擴展器具有1個2線I2C通信總線，可與雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)腎2C主機接口。I2C總線由2條信號線和1條地線組成。信號線是雙向串行數(shù)據(jù)(SDA)線和雙向串行時鐘(SCL)線(見圖1)。SDA和SCL線經(jīng)上拉電阻連接正電源電壓。在總線閑置時，這兩條信號線上拉為高態(tài)。

　　連接到I2C總線上的每個器件，根據(jù)其功能都具有自己的專門地址，每個器件可做為接收器或發(fā)送器?？膳渲脭U展器具有專門的7位地址。PCF8574  7位地址的前4位是0100，而PCF8574A是0111。低3位地址由器件引腳A2、A1、A0設置。因此，器件的完整的專門地址由A2、A1和A0設置。表1示出PCF8574和PCF8574A專門地址的各種可能設置。

　　這種為器件設置專門地址的能力使得在同一I2C總線上可具有多達8個PCF8574和8個PCF8574A器件。因為每個器件具有8個I/O引腳，所以采用PCF8574和PCF8574A可使單個I2C總線能控制多達128個I/O。

　　I2C與擴展器的通信由主機進行初始化，主機發(fā)送與主機通信的從器件的地址位。地址字節(jié)的第1部分由4位地址碼組成，對于PCF8574器件設置為0100、PCF8574A器件設置為0111。片選位(A2、A1、A0)跟在地址碼之后。這使得在1個總線上能用多達8個PCF8574和8個PCF8574A并能確定存取那個器件。對于所響應的器件，其地址字節(jié)中的片選位必須對應相應A2、A1和A0引腳上的邏輯電平。圖2所示的電路用8個PCF8574和8個PCF8574A器件控制和監(jiān)視高達128個I/O?！?冰)