تطبيق شبكات متعددة الأجهزة MCP23017E/SS تحليل تقنية I2C المتسلسلة

^{أخبار 16 سبتمبر 2025 — مع التطور السريع للصناعة 4.0 وتكنولوجيا إنترنت الأشياء، تتزايد الحاجة إلى قدرات توسيع الإدخال/الإخراج للأجهزة. أصبح شريحة موسع الإدخال/الإخراج MCP23017-E/SS 16 بت التي أطلقتها شركة Shenzhen Anxinruo Technology Co., Ltd.، والتي تتميز بقدرات توسيع واجهة قوية وخيارات تكوين مرنة، خيارًا مهمًا للتحكم الصناعي والمنزل الذكي وأجهزة إنترنت الأشياء.}

^{يستخدم MCP23017-E/SS واجهة I²C لتحقيق توسيع الإدخال/الإخراج 16 بت، ويدعم ما يصل إلى 8 أجهزة متتالية من خلال 3 دبابيس عناوين، ويوفر اتصالات عالية السرعة 400 كيلو هرتز مع خرج مقاطعة قابل للتكوين. تتميز الشريحة بـ 16 GPIO قابلة للبرمجة بشكل مستقل، وتدعم إعداد اتجاه الإدخال/الإخراج، ومقاومات السحب الداخلية، وعكس القطبية. مع نطاق جهد تشغيل يبلغ 2.7 فولت - 5.5 فولت، يمكن لكل منفذ إدخال/إخراج توفير تيار قيادة يبلغ 25 مللي أمبير، واستهلاك الطاقة في وضع الاستعداد أقل من 1 ميكرو أمبير. يقع في حزمة SSOP-28 من الدرجة الصناعية، ويوفر حل توسيع واجهة شاملًا للأنظمة المضمنة.} 

^{الوحدات الوظيفية الأساسية}                                                                          

^{1. وحدة واجهة الاتصال}

^{واجهة تسلسلية I²C}

^{SCL: دبوس إدخال ساعة تسلسلية}

^{SDA: خط بيانات تسلسلي ثنائي الاتجاه}

^{يدعم الوضع القياسي (100 كيلو هرتز) والوضع السريع (400 كيلو هرتز)}

<sup>2. وحدة فك العناوين: عنوان أجهزة 3 بت يدعم سلسلة 8 أجهزة
3. وحدة التحكم في المقاطعة: توفر مخرجات مقاطعة مزدوجة (INTA/INTB)
4. وحدة تحويل البيانات: تنفذ تحويل البيانات من تسلسلي إلى متوازي
5. وحدة GPIO: منافذ إدخال/إخراج قابلة للبرمجة 16 بت
6. بنك السجلات: يخزن معلمات التكوين وحالة التحكم</sup>

سير العمل
 

1. تكوين التهيئة

تكوين سجلات التحكم عبر واجهة I²C

تعيين اتجاه الإدخال/الإخراج، ومقاومات السحب، والمعلمات الأخرى

2. الاتصال بالبيانات

يرسل المضيف أوامر التحكم والبيانات عبر I²C

يحول المسلسل البيانات التسلسلية إلى بيانات متوازية

تقوم سجلات التكوين بتحديث الإعدادات المقابلة

3. معالجة المقاطعة

تغيرات حالة GPIO تؤدي إلى منطق المقاطعة

ترسل دبابيس INTA/INTB إشارات مقاطعة إلى المضيف

يقرأ المضيف سجل علامة المقاطعة لتحديد مصدر المقاطعة

^{مزايا الميزة:}

^{تكامل عالي: توسيع الإدخال/الإخراج 16 بت يتم تنفيذه في شريحة واحدة}

^{تكوين مرن: يمكن برمجة كل منفذ إدخال/إخراج بشكل مستقل}

^{استهلاك منخفض للطاقة: تيار الاستعداد < 1 ميكرو أمبير}

^{قدرة قيادة قوية: تيار قيادة 25 مللي أمبير لكل منفذ}

1. عملية كتابة بايت

^{وصف التوقيت:}

^{حالة البدء (S): يولد السيد إشارة البدء}

^{رمز التشغيل (OP): عنوان جهاز 7 بت (0100AAA) + بت علامة الكتابة (0)}

^{عنوان السجل (ADDR): يحدد السجل المستهدف للكتابة}

^{إدخال البيانات (DIN): البيانات المراد كتابتها في السجل}

^{حالة التوقف (P): يولد السيد إشارة التوقف}

2. عملية الكتابة المتتالية

وصف التوقيت:

حالة البدء (S): يولد المضيف إشارة البدء

رمز التشغيل (OP): عنوان جهاز 7 بت + بت علامة الكتابة

عنوان السجل (ADDR): يحدد عنوان السجل الأولي

إدخال البيانات (DIN): يكتب باستمرار بيانات متعددة مع زيادة العنوان تلقائيًا

حالة التوقف (P): يولد المضيف إشارة التوقف

3. تعريفات الإشارة الرئيسية

^{4. معلمات خصائص التوقيت}

^{معدل الاتصال: يدعم 100 كيلو هرتز (الوضع القياسي) و 400 كيلو هرتز (الوضع السريع)}

^{صلاحية البيانات: يجب أن تظل بيانات SDA ثابتة أثناء المستوى المرتفع SCL}

^{حالة البدء: تنتقل SDA من مرتفع إلى منخفض بينما SCL مرتفع}

^{حالة التوقف: تنتقل SDA من منخفض إلى مرتفع بينما SCL مرتفع}

^{5. ملاحظات التطبيق}

^{عنوان الجهاز: 0100AAA، حيث يتم تحديد AAA بواسطة دبابيس A2/A1/A0}

^{نقل البيانات: MSB أولاً، بيانات 8 بت + 1 بت ACK}

^{إشارة الإقرار: يولد جهاز الاستقبال إشارة ACK بعد كل بايت}

^{متطلبات التوقيت: يجب أن تفي بمعلمات مواصفات I²C (t_SU، t_HD، إلخ.)}

^{يوضح مخطط التوقيت هذا بروتوكول الاتصال I²C الكامل لـ MCP23017-E/SO، مما يوفر مراجع توقيت دقيقة لبرمجة الجهاز وتكامل النظام.}

دبابيس منفذ GPIO

^{1. دبابيس الطاقة}

^{VDD (الدبوس 9): إدخال إمداد الطاقة الموجب (2.7 فولت إلى 5.5 فولت)}

^{VSS (الدبوس 10): أرضي الطاقة}

^{2. دبابيس التحكم والتكوين}

^{RESET (الدبوس 18): إدخال إعادة الضبط (نشط منخفض)}

^{INTA (الدبوس 19): خرج مقاطعة المنفذ A}

^{INTB (الدبوس 20): خرج مقاطعة المنفذ B}

^{3. دبابيس تكوين العنوان}

^{A0 (الدبوس 15): بت تحديد عنوان I2C 0}

^{A1 (الدبوس 16): بت تحديد عنوان I2C 1}

^{A2 (الدبوس 17): بت تحديد عنوان I2C 2}

^{4. دبابيس خاصة}

^{NC (الدبابيس 11، 14): لا يوجد اتصال}

^{الوسادة الحرارية (السفلية): وسادة تبديد الحرارة، يجب أن تكون مؤرضة}

^{5. خصائص الحزمة}

^{نوع الحزمة: SOIC-28}

^{درجة الدبوس: 1.27 مم}

^{درجة حرارة التشغيل: -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية}

^{التصميم الحراري: يجب توصيل الوسادة الحرارية السفلية بمستوى أرضي PCB}

^{يعتمد تكوين الدبوس هذا حزمة SOIC-28 القياسية، مما يوفر حل توسيع إدخال/إخراج موثوقًا به للتحكم الصناعي والأنظمة المضمنة. تدعم جميع دبابيس GPIO التكوين المستقل وقدرة القيادة 25 مللي أمبير.}

^{أوضاع تشغيل البروتوكول}

^{1. عملية كتابة بايت واحد}

^{2. عملية الكتابة المتتالية متعددة البايت}

^{3. عملية قراءة بايت واحد}

^{4. عملية القراءة المتتالية متعددة البايت}

^{5. وضع التشغيل المختلط}

^{ميزات البروتوكول الرئيسية}

^{إدارة مؤشر العنوان}

^{يقوم مؤشر العنوان بالتحديث تلقائيًا أثناء عمليات الكتابة}

^{يزيد المؤشر تلقائيًا أثناء عمليات القراءة/الكتابة المتتالية}

^{يدعم الوصول المستمر عبر حدود السجل}

^{صلاحية البيانات}

^{تظل البيانات ثابتة أثناء المستوى المرتفع SCL}

^{يتطلب كل بايت إقرارًا (ACK/NACK)}

^{إرسال MSB أولاً}

^{آلية معالجة الأخطاء}

^{اكتشاف عدم إقرار التابع (NACK)}

^{حماية مهلة الحافلة}

^{دعم تمديد الساعة}

^{متطلبات التوقيت}

^{يتوافق هذا البروتوكول تمامًا مع مواصفات I²C القياسية، مما يوفر طرقًا مرنة لنقل البيانات تدعم كلاً من أوضاع النقل أحادية البايت والدفعات. إنه يتيح التكوين والتحكم الفعالين لجميع السجلات الوظيفية في MCP23017.}