帶大量I/O口擴展的串行芯片GM8164及其應用
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隨著非總線型小封裝單片機的大量應用，傳統的總線擴展型器件已不再適用。而在單片機應用系統的接口電路中，開關量卻被大量使用著，但相應的非總線擴展型I／O接口芯片的種類卻比較少，很難滿足需要I／O口數量較多的應用場合，GM8164是成都國騰微電子設計中心推出的串行I／O擴展器。該器件具有72個I／O口線的擴展能力，因而非常適合于需要使用大量開關量的單片機應用系統。該芯片的級聯非常方便，擴展I／O口的數量幾乎不受限制。GM8164主要的性能特點如下：
●擴展I／O口數量眾多，可提供32位數據輸入口和40位數據輸出口；
●可同時提供8個開漏輸出口，并能方便地進行電平轉換和驅動；
●帶有可達1MHz的全速率同步串行接口，能非常方便地與通用MCU接口。
●可多個芯片級聯，以擴展I／O口的數量；
●工作電壓為2．7-5．6V，可適應多種應用；
●靜態電流典型值為3μA(3.3V時)；
●動態電流在時鐘頻率為1MHz時的典型值為13μA(3．3V時)；
●具有PLCC-84和QFP-80兩種封裝形式。
2 引腳功能和主要參數
2.1 引腳功能
圖1所示是GM8164采用PLCC-84封裝時的引腳排列圖，各引腳的功能見表1所列。
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2．2性能參數
GM8164的極限參數如下：
●電源電壓Vcc：-0.5-7V；
●輸入電壓VI：-0.5-Vcc+0.5V；
●輸出電壓V。：-0.5-Vcc+0.5V；
●直流漏極電流(每個輸出)I。：土25mA；
●直流電流(Vcc)或地端電流Icc：±50mA
●工作溫度范圍：-25-+85℃；
為了使GM8164能夠安全可靠的工作，通常應按以下工作條件操作：
● 電源電壓Vcc為2.0-6.0V；
●輸入電壓VI為0-Vcc+；
●輸出電壓V。為0～Vcc+；
●輸入脈沖上升、下降時間tr、tf為0-500ns；
●時鐘頻率為1MHz(3.3V)或2MHz(5V)。
3 結構功能
GM8164是一個CMOS器件，圖2所示是其內部結構，該器件內部包括5組8位串入／并出和并入／串出的寄存器。其功能如下：
●將串行數據轉換為并行數據時，可選擇5個并行口中的任意一個口輸出；
●將并口數據輸入轉換為串口輸出；
●將串口數據輸入轉換為并口輸出；
●可存儲并行數據；
●可多芯片級聯，并可任意擴充I／O口；
●在時鐘上升沿有效。
GM8164的功能設置如表2所列，其具體工作方式如下：
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(1)串行輸入、并行輸出工作方式
在OC=0、I／O=0時，如果LE為"1"，則并行數據輸入口10-I31為高阻態，此時在 CPU輸出指令時鐘CLK的上升沿作用下，串行數據將從DIN口輸入，并在內部寄存器中 完成數據從低位向高位的移動，而后從O0-O39輸出口輸出。而當LE=0時鎖存O0-O039。
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