物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中為什么要使用IIC I/O擴展芯片

在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用IIC（也稱為I2C）I/O擴展芯片的原因主要可以歸結(jié)為以下幾點：

1、擴大I/O端口數(shù)量

硬件資源限制：許多微控制器（MCU）自帶的I/O端口數(shù)量有限，但物聯(lián)網(wǎng)項目往往需要連接大量的傳感器、執(zhí)行器和其他外設(shè)。I2C I/O擴展芯片能夠通過I2C接口提供額外的I/O端口，從而滿足項目需求。

靈活性：通過擴展芯片，設(shè)計者可以根據(jù)項目需求靈活增加或減少外設(shè)連接，而無需更換主控制器。

2、簡化布線和連接

減少引腳需求：I2C總線僅需要兩根線（SCL時鐘線和SDA數(shù)據(jù)線）即可實現(xiàn)多個設(shè)備之間的通信，這大大減少了系統(tǒng)布線的復(fù)雜性和成本。

便于管理：通過I2C總線連接的設(shè)備可以使用統(tǒng)一的通信協(xié)議進行通信，簡化了系統(tǒng)的維護和管理工作。

3、提高系統(tǒng)性能

高效通信：I2C協(xié)議具有高效的通信機制，能夠支持高速數(shù)據(jù)傳輸，提高系統(tǒng)的整體性能。

時鐘控制：I2C I/O擴展芯片可以控制外部設(shè)備的時鐘，有助于優(yōu)化系統(tǒng)的時序控制，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

4、降低成本和功耗

減少元件數(shù)量：使用I2C I/O擴展芯片可以減少系統(tǒng)中其他類型擴展元件的使用，從而降低整體成本。

低功耗：I2C總線支持低功耗模式，有助于降低系統(tǒng)的整體功耗，延長電池壽命（在便攜式或無線物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中尤為重要）。

5、廣泛應(yīng)用場景

傳感器網(wǎng)絡(luò)：在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，傳感器是不可或缺的組成部分。I2C I/O擴展芯片可以方便地連接各種類型的傳感器（如溫度、濕度、加速度計等），實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和傳輸。

工業(yè)自動化：在工業(yè)自動化領(lǐng)域，PLC等控制系統(tǒng)需要與大量外設(shè)進行通信。I2C I/O擴展芯片能夠滿足這一需求，提高工業(yè)自動化系統(tǒng)的集成度和可靠性。

智能家居：智能家居系統(tǒng)需要連接和控制各種智能家電和設(shè)備。I2C I/O擴展芯片可以擴展智能家居系統(tǒng)的控制能力，實現(xiàn)更多樣化的功能。

工業(yè)自動化和控制：在工業(yè)自動化系統(tǒng)中，經(jīng)常需要連接和控制大量的傳感器、執(zhí)行器和其他設(shè)備。IIC IO擴展芯片可以提供更多的IO端口，以便與這些設(shè)備進行通信和控制。例如，它們可以用于讀取傳感器的數(shù)據(jù)、控制執(zhí)行器的動作或與其他工業(yè)設(shè)備進行交互。

消費電子產(chǎn)品：在消費電子產(chǎn)品中，如智能家居設(shè)備、智能音箱、智能手環(huán)等，IIC IO擴展芯片也發(fā)揮著重要作用。它們可以用于擴展設(shè)備的IO接口，以便連接更多的外部設(shè)備或傳感器。例如，智能音箱可以通過IIC IO擴展芯片連接更多的麥克風或揚聲器，提高音頻處理的性能和質(zhì)量。

嵌入式系統(tǒng)：在嵌入式系統(tǒng)中，由于資源限制和成本考慮，微控制器的IO端口數(shù)量往往有限。IIC IO擴展芯片可以有效地解決這個問題，為嵌入式系統(tǒng)提供額外的IO端口。這些端口可以用于連接外部設(shè)備、擴展系統(tǒng)功能或?qū)崿F(xiàn)與其他系統(tǒng)的通信。

測試與測量設(shè)備：在測試和測量領(lǐng)域，IIC IO擴展芯片可以用于連接各種測試設(shè)備和傳感器。通過擴展IO端口，測試設(shè)備可以獲取更多的數(shù)據(jù)輸入，提高測試的準確性和效率。同時，IIC IO擴展芯片還可以用于控制測試過程中的各種設(shè)備和參數(shù)。

醫(yī)療設(shè)備：在醫(yī)療設(shè)備中，IIC IO擴展芯片可以用于連接各種醫(yī)療傳感器和執(zhí)行器。例如，在監(jiān)護儀中，IIC IO擴展芯片可以連接多個生命體征傳感器，實時監(jiān)測患者的血壓、心率等生理參數(shù)。在醫(yī)療機器人中，IIC IO擴展芯片可以控制機器人的運動和操作。

綜上所述，IIC（I2C）I/O擴展芯片在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中扮演著重要角色，它們通過提供額外的I/O端口、簡化布線和連接、提高系統(tǒng)性能、降低成本和功耗以及支持廣泛應(yīng)用場景等方式，為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)帶來了諸多便利和優(yōu)勢。

IIC I/O擴展芯片定義

IIc接口IO擴展芯片是一種可以為電子設(shè)備添加輸入輸出功能的集成電路，它可以有效提高設(shè)備的性能。

IIC 原理

I2C通信協(xié)議：I2C是一種串行通信協(xié)議，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。它只需要兩根線（SDA數(shù)據(jù)線和SCL時鐘線）即可實現(xiàn)全雙工通信，同時還可以連接多個設(shè)備到同一總線上。

設(shè)備尋址：每個I2C設(shè)備都有一個唯一的地址，主控制器通過發(fā)送設(shè)備的地址來選中并與之通信。I2C擴展IO芯片也具備一個或多個可設(shè)置的地址，以便主控制器能夠識別并與之通信。

數(shù)據(jù)傳輸：在選中特定的I2C設(shè)備后，主控制器可以通過I2C總線發(fā)送數(shù)據(jù)到該設(shè)備，或者從該設(shè)備讀取數(shù)據(jù)。對于I2C擴展IO芯片，主控制器可以發(fā)送命令來設(shè)置或讀取IO端口的電平狀態(tài)，從而實現(xiàn)對外圍設(shè)備的控制或監(jiān)測。

中斷機制：許多I2C擴展IO芯片還具備中斷功能。當IO端口的電平狀態(tài)發(fā)生變化時，芯片可以產(chǎn)生一個中斷信號，通知主控制器進行相應(yīng)的處理。這樣，主控制器可以更加高效地響應(yīng)外部事件，而無需持續(xù)輪詢IO端口的狀態(tài)。

內(nèi)部寄存器：I2C擴展IO芯片內(nèi)部通常包含多個寄存器，用于存儲IO端口的配置信息、數(shù)據(jù)等。主控制器可以通過I2C總線訪問這些寄存器，以實現(xiàn)對IO端口的控制和管理。

IIC I/O擴展芯片的參數(shù)選型

電源電壓：確保你的系統(tǒng)電源電壓與IO擴展芯片的電源電壓兼容。常見的電源電壓范圍包括1.8V、3.3V、5V等。

IO口數(shù)量：根據(jù)你的應(yīng)用需求確定所需的IO口數(shù)量。有些IO擴展芯片提供8個、16個或更多的IO口。

IO口類型：考慮你需要的IO口類型，如準雙向口、開漏輸出等。準雙向口既可以作為輸入也可以作為輸出，而開漏輸出則可以用于驅(qū)動LED等外部設(shè)備。

通信接口：確保IO擴展芯片支持你的主控制器所使用的通信接口，如I2C、SPI等。I2C接口通常使用兩根線（SDA和SCL）進行通信，具有簡單易用、支持多設(shè)備連接等優(yōu)點。

中斷功能：如果你的應(yīng)用需要實時監(jiān)測外部設(shè)備狀態(tài)的變化，那么選擇具有中斷功能的IO擴展芯片將非常有用。當中斷引腳被觸發(fā)時，主控制器可以立即響應(yīng)并處理相應(yīng)的事件。

封裝和尺寸：根據(jù)你的應(yīng)用需求和電路板空間限制選擇合適的封裝和尺寸。常見的封裝類型包括TSSOP、QFN、SSOP等，尺寸范圍也有所不同。

工作溫度和功耗：考慮你的應(yīng)用所在的環(huán)境溫度和功耗要求。選擇具有適當工作溫度和低功耗的IO擴展芯片將有助于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

其他特性：根據(jù)你的應(yīng)用需求，還可以考慮其他特性，如驅(qū)動能力（最大輸出電流）、輸入/輸出電平范圍、可編程性（是否支持通過編程來配置IO口）等。

IIC I/O擴展芯片的廠商

NXP Semiconductors（恩智浦半導(dǎo)體）：NXP是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司之一，提供廣泛的IIC IO擴展芯片產(chǎn)品。其產(chǎn)品線包括PCF8574、PCA9555等，這些芯片具有高性能、低功耗和易用性等特點，廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。

Microchip Technology（微芯科技）：Microchip是一家專注于嵌入式控制和混合信號半導(dǎo)體解決方案的供應(yīng)商。其IIC IO擴展芯片產(chǎn)品包括MCP23017、MCP23S17等，這些芯片具有高集成度、高可靠性和低功耗等特點，適用于工業(yè)自動化、消費電子和汽車電子等領(lǐng)域。

Texas Instruments（德州儀器）：德州儀器是一家全球性的半導(dǎo)體設(shè)計和制造公司，其IIC IO擴展芯片產(chǎn)品包括TPS2113、TPS2296等。這些芯片具有高性能、高精度和低功耗等特點，廣泛應(yīng)用于電源管理、電機控制和工業(yè)自動化等領(lǐng)域。

STMicroelectronics（意法半導(dǎo)體）：意法半導(dǎo)體是一家全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司，提供廣泛的IIC IO擴展芯片產(chǎn)品。其產(chǎn)品線包括VLSI Solution的82C55A等，這些芯片具有高速、高可靠性和低功耗等特點，適用于各種嵌入式系統(tǒng)和工業(yè)自動化應(yīng)用。

此外，還有其他一些廠商也提供IIC IO擴展芯片產(chǎn)品，如Maxim Integrated、Renesas Electronics等。在選擇IIC IO擴展芯片時，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求和性能要求來選擇合適的廠商和產(chǎn)品。國內(nèi)也有一些知名的IIC（實際上是I2C，即Inter-Integrated Circuit）IO擴展芯片廠商，以下是一些例子：

中微愛芯：作為中國領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司之一，中微愛芯專注于消費電子芯片和小家電芯片的研發(fā)。他們的產(chǎn)品可能包括IIC IO擴展芯片，但具體型號和規(guī)格可能需要查詢其官方渠道。

紫光展銳：紫光展銳是中國集成電路設(shè)計和解決方案供應(yīng)商，他們在移動通信、數(shù)字多媒體等領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗。雖然他們主要以手機芯片聞名，但他們的產(chǎn)品線可能也涵蓋IIC IO擴展芯片。

華大半導(dǎo)體：華大半導(dǎo)體是中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團有限公司（CEC）旗下的核心企業(yè)，是中國“909”工程集成電路項目的重點承擔單位。他們提供多種類型的半導(dǎo)體產(chǎn)品，包括可能包含IIC IO擴展芯片的產(chǎn)品。

供應(yīng)商A：信路達

http://www.xinluda.com/chanpinzhongxin/index.html

1、產(chǎn)品能力

（1）選型手冊

（2）主推型號1：XL9535

對應(yīng)的產(chǎn)品詳情介紹

該IC（XL9535）是一款24引腳CMOS器件，通過I2C總線/SMBus接口[串行時鐘線（SCL）、串行數(shù)據(jù)線（SDA）]為大多數(shù)微控制器系列提供16位通用并行輸入/輸出（GPIO）擴展。這些設(shè)備設(shè)計用于2.3-V至5.5-V VCC操作。這些改進包括更高的驅(qū)動能力、5V I/O容差、更低的電源電流、單獨的I/O配置和更小的封裝。當ACPI電源開關(guān)、傳感器、按鈕、LED、風扇等需要額外的I/O時，I/O擴展器提供了一個簡單的解決方案。當任何輸入狀態(tài)與其對應(yīng)的輸入端口寄存器狀態(tài)不同時，這些設(shè)備開漏中斷（/INT）輸出被激活，并用于向系統(tǒng)主機指示輸入狀態(tài)已改變。在超時或其他不當操作的情況下，系統(tǒng)主設(shè)備可以利用上電重置功能重置這些設(shè)備。通電重置將寄存器設(shè)置為默認值，并初始化I2C/SMBus狀態(tài)機。三個硬件引腳（A0、A1和A2）改變固定的I2C總線地址，并允許多達八個設(shè)備共享同一I2C總線/SMBus。

功能特點：

I2C總線至16位GPIO擴展器

工作電源電壓范圍為2.3 V至5.5 V

低待機電流消耗

5 V容錯I/O端口

400 kHz快速模式I2C總線時鐘頻率

SCL/SDA輸入上的噪聲濾波器

內(nèi)部通電復(fù)位

通電時無故障

極性反轉(zhuǎn)寄存器

開漏有源低中斷輸出

16個I/O引腳，默認為16個輸入

硬件參考設(shè)計

與Bloom區(qū)的關(guān)系

2.03 I2C AM-HD-I-I2C-08-003

核心料（哪些項目在用）

奇跡物聯(lián)全網(wǎng)通信號測試儀項目IO擴展

2、支撐

（1）技術(shù)產(chǎn)品

技術(shù)資料

F6A27DC517C60CF7BC3ED74C539C74FA

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審核編輯 黃宇