端口擴(kuò)展器(07-100)

　　在某些應(yīng)用中，處理器的I/O不夠用，需要增加。端口擴(kuò)展器就是擴(kuò)展I/O引腳范圍的器件。

　　功能

　　端口擴(kuò)展器是通信總線上的從器件，它們發(fā)送串行命令讀或?qū)慖/O引腳。主處理器（超出I/O引腳范圍工作的處理器）是通信總線的主機(jī)（圖1），不需要專門的功能單元，通過I2C外設(shè)單元簡化其工作。

　　有簡單端口擴(kuò)展器和具有不同選擇性的復(fù)雜端口擴(kuò)展器，但其基本工作是相同的。靠連接引腳為高態(tài)或低態(tài)調(diào)整從器件地址，然后由主機(jī)配置，經(jīng)通信總線寫命令確定那些引腳是輸入和那些引腳是輸出。工作期間，主機(jī)寫命令改變所希望的輸出引腳或讀輸入引腳的現(xiàn)狀態(tài)。很多情況下，可配置改變一個輸入引腳，用來驅(qū)動一個中斷線以得到總線主機(jī)的注意。

　　端口擴(kuò)展器的引腳作用像處理器（主機(jī)）的附屬引腳，擴(kuò)展其范圍使其能與系統(tǒng)中的前面板配合或使能/斷開系統(tǒng)中的其他器件。它也可提供另外的保護(hù)性能，如連續(xù)監(jiān)控連接到機(jī)箱外面的開關(guān)并且在開關(guān)開路時報警。根據(jù)需要可增加引腳。另一方面，開始可以把器件放在板上，如果設(shè)計不需要它可以斷開I2C總線，不插它。

　　不同廠家提供的端口擴(kuò)展器性能超出基本引腳范圍（圖2）。擴(kuò)展的I/O引腳數(shù)是變化的，但是，由于I2C總線上的每個器件必須有1個唯一的地址（7位尋址，第8位指示讀或?qū)懀詥蝹€器件可以呈現(xiàn)更多可能的地址，當(dāng)需要時更多的地址可以掛在總線上。對于每條地址線，犧牲1個可能的I/O引腳。I2C端口擴(kuò)展器廠家提供的每個器件I/O引腳范圍為8個I/O引腳到60個I/O引腳。大多數(shù)廠商的器件至少有1條或2條地址線，有些廠商的器件提供7個地址位的設(shè)計，讓不同的地址線工作如同I/O。

　　I/O引腳驅(qū)動模式的選擇也隨器件而異。高阻抗輸入可以在輸入選擇內(nèi)部4.7KW上拉或下拉電阻器。對于輸出，所有器件可以添加漏極開路/集電極開路選擇，具有1個100mA源/25mA吸收選擇或內(nèi)部上拉和下拉電阻器。

　　便于驅(qū)動LED的另一性能是脈寬調(diào)制器（PWM）。基本的端口擴(kuò)展器不具有此性能，但幾乎所有的端口擴(kuò)展器供應(yīng)商有一款或多款器件具有少量PWM。PWM的優(yōu)點是可以用高頻PWM驅(qū)動LED，因為占空比可設(shè)置LED光亮度（占空比越高，LED點亮?xí)r間就越長，看起來就越亮）。PWM另一應(yīng)用是用低頻（0.5Hz~4Hz）PWM閃爍LED。假若配置選擇支持PWM而且振蕩器是夠精確，則PWM可配置為另外器件提供定時的信號。