用I2C總線擴(kuò)展I/O總線

　　為了減少使用微處理器引腳，有一個(gè)辦法就是通過(guò)膠合邏輯接口實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)和控制信號(hào)線與微處理器通訊。但開(kāi)發(fā)這種系統(tǒng)很麻煩，也很費(fèi)時(shí)，因?yàn)樾枰钠骷?、連線更多、代碼編寫(xiě)也更復(fù)雜。

　　本文給出了監(jiān)測(cè)和控制多外圍設(shè)備信號(hào)的一個(gè)好方案。采用該方案可訪問(wèn)并行總線并與各種電子器件接口，具有簡(jiǎn)單而且成本低的優(yōu)點(diǎn)。該方法基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的PCF8574和PCF8574A器件，這些器件具有不同的I2C地址。本文稱這些器件為擴(kuò)展器，討論其差異時(shí)，用器件名代替。

　　擴(kuò)展器有一條兩線I2C通訊總線，可與I2C主機(jī)接口進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸。

　　I2C總線由兩條信號(hào)線和一條地線組成，信號(hào)線為一條雙向串行數(shù)據(jù)(SDA)線和一條雙向串行時(shí)鐘(SCL)線。SDA和SCL通過(guò)上拉電阻連接到正電源，總線空閑時(shí)，這兩條數(shù)據(jù)線都被拉高。

　　連接到I2C總線上的各器件地址是惟一的，根據(jù)器件實(shí)現(xiàn)功能不同，可以分別作為接收器和(或)發(fā)送器使用。擴(kuò)展器地址可設(shè)置為惟一的7位地址，PCF8574地址的前4位為0100，PCF8574A地址的前4位為0111。低3位由器件的A2、A1和A0引腳確定。因此，器件的全部惟一地址由A2,A1,和A0引腳確定。表中給出了PCF8574和PCF8574A各種不同的地址設(shè)置。

　　器件的設(shè)置惟一地址的能力使得在同一I2C總線上可連接8個(gè)的PCF8574和8個(gè)PCF8574A。因各器件I/O引腳有8個(gè)，如果使用PCF8574和PCF8574A，用一根I2C總線可控制128個(gè)I/O。

　　I2C與擴(kuò)展器之間的通訊由主機(jī)控制，主機(jī)發(fā)出需要通訊的從器件地址。地址字節(jié)的第一部分是4位地址碼，對(duì)于PCF8574，為0100；對(duì)PCF8574A，為0111。該地址代碼后是3個(gè)片選位(A2,A1,和A0)，片選位可選擇訪問(wèn)總線上多達(dá)8個(gè)PCF8574和8個(gè)PCF8574A中的一個(gè)。地址字節(jié)的片選位必須與對(duì)應(yīng)A2,A1,和A0引腳的邏輯電平一致。圖為使用8個(gè)PCF8574和8個(gè)PCF8574A控制和監(jiān)測(cè)多達(dá)128個(gè)I/O的電路。