從引腳有限的微處理器上壓榨出額外輸出引腳

　　現(xiàn)在許多設(shè)計(jì)采用來(lái)自Freescale和Microchip的低成本微控制器，但在過(guò)去十年中，產(chǎn)品封裝趨向于越來(lái)越小的引腳特征，如8個(gè)、甚至6個(gè)引腳。雖然這些封裝減少了PCB板面積，但它們也減少了可用I/O引腳，當(dāng)需要添加功能而不移植到一個(gè)較大封裝時(shí)，給設(shè)計(jì)者設(shè)置了障礙。

　　為了克服輸入引腳的稀少的問(wèn)題，通過(guò)寫(xiě)一個(gè)復(fù)用和選擇輸入引腳的程序，設(shè)計(jì)者可以增加小型微處理器輸入。但這種方法并不擴(kuò)展輸出引腳，由于大部分設(shè)計(jì)需要同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)引腳。圖1顯示如何通過(guò)增加了移位寄存器來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

　　圖1 你需要更多的輸出引腳嗎？

　　比如，基于IC1（Freescale半導(dǎo)體的9-bit，flash存儲(chǔ)的MC68HC908QT1微處理器，它只有8個(gè)引腳）設(shè)計(jì)增加一個(gè)8-LED。產(chǎn)品僅有4個(gè)多用途輸出口，因而默認(rèn)情況下驅(qū)動(dòng)不了八個(gè)分離的LED。為了解決這個(gè)問(wèn)題，你可以加入IC2， 74HC595串入串出/并出鎖存移位寄存器芯片，該芯片可從半導(dǎo)體供應(yīng)商處得到。該寄存器的鎖存功能允許與特殊數(shù)據(jù)位相關(guān)的LED選擇性驅(qū)動(dòng)。

　　根據(jù)其數(shù)據(jù)手冊(cè)，74HC595芯片通過(guò)SPI協(xié)議接受信號(hào)。不幸的是 
，低端微控制器，如MC68HC908QT1，缺乏SPI協(xié)議的硬件支持，但你可以在軟件中通過(guò)以下步驟模擬SPI：

　　1.通過(guò)不定義控制微處理器芯片IC1的PA4引腳不鎖存移位寄存器輸出。

　　2.啟動(dòng)MSB，從處理器的內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器復(fù)制1位，轉(zhuǎn)移到處理器的PA0（SD）的輸出上。

　　3.在PA1引腳上產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘脈沖。

　　4.對(duì)所有的八個(gè)數(shù)據(jù)位重復(fù)步驟2和3。

　　5.定義微處理器的PA4引腳輸出鎖存數(shù)據(jù)到IC2（74HC595）。

　　圖2顯示了傳送數(shù)據(jù)$F0從IC1到IC2的時(shí)序圖。

　　圖2 時(shí)序圖

　　表1展示了通過(guò)發(fā)送5個(gè)連續(xù)字節(jié)給IC2點(diǎn)亮LED，LED值為：$03， $0c，$30，$c0和$55。前4個(gè)字節(jié)沿著柱狀圖每秒一步的逐漸點(diǎn)亮兩個(gè)LED。最后一個(gè)字節(jié)點(diǎn)亮并鎖存所有奇數(shù)LED。表格僅包含了常用的指令，容易轉(zhuǎn)化為其他微處理器的匯編語(yǔ)言。

　　SPI僅需要三個(gè)輸出引腳，空出了微處理器剩余I/O引腳可以滿足其它功能，也允許遠(yuǎn)程設(shè)置移位寄存器/LED驅(qū)動(dòng)――比如，帶LED的單獨(dú)顯示板。有適當(dāng)?shù)木彌_時(shí)，寄存器輸出引腳也能驅(qū)動(dòng)其他負(fù)載，如電機(jī)、繼電器和白熾燈等。