マルチデバイスネットワークアプリケーション MCP23017E/SS I2C カスケード技術分析

^{2025年9月16日 ニュース 産業4.0とIoT技術の急速な発展により,デバイスのI/O拡張機能の需要はますます増加しています.シェンゼンアンキンスルー技術社によって発売された16ビットMCP23017-E/SS I/O拡張チップ., Ltd.は,強力なインターフェース拡張機能と柔軟な構成オプションで,産業制御,スマートホーム,IoTデバイスの重要な選択となっています.}

^{MCP23017-E/SSは,I2Cインターフェースを使用して16ビットI/O拡張を実現し,3つのアドレスピンを通して最大8つのデバイスカスケードをサポートします.設定可能な中断出力で400kHz高速通信を可能にこのチップには 16 つの独立してプログラム可能な GPIO が搭載されており,入力/出力方向設定,内部プルアップ抵抗,極度逆転に対応しています.各I/Oポートは25mAの電源を供給できるSSOP-28産業用パッケージに搭載され,組み込みシステムのための包括的なインターフェース拡張ソリューションを提供します.}

^{基本機能モジュール}

^{1通信インターフェースモジュール}

^{I2Cシリアルインターフェース}

^{SCL: シリアルクロック入力ピン}

^{SDA: 両方向のシリアルデータライン}

^{標準モード (100kHz) と高速モード (400kHz) をサポートする}

<sup>2. アドレス解読モジュール: 3 ビットハードウェアアドレスは 8 デバイスのキャスカディングをサポート
3. 断断制御モジュール: 2 つの断断出口 (INTA/INTB) を提供する
4.データ変換モジュール: シリアルから並行データ変換を実装
5.GPIO モジュール: 16 ビットプログラム可能な I/O ポート
6登録銀行: 設定パラメータと制御状態を保存する</sup>

ワークフロー
 

1初期化設定

I2C インターフェースで制御レジスタを設定する

I/O方向,プルアップ抵抗,その他のパラメータを設定する

2データ通信

ホストは,I2C経由で制御コマンドとデータを送信します.

シリアライザーはシリアルデータを並列データに変換します

コンフィギュレーション レジスタは対応する設定を更新する

3操作中断する

GPIO 状態の変更はトリガー中断論理

INTA/INTBピンはホストに中断信号を送信します

ホストは,中断源を決定するために中断フラグ登録を読み取ります.

^{特徴 利点:}

^{高統合:単一のチップで実装された16ビットI/O拡張}

^{柔軟な構成:各I/Oポートは独立してプログラムできます.}

^{低電力消費:待機電流 < 1μA}

^{強い駆動能力:ポートあたり25mAの駆動電流}

1. バイト 書き込み 操作

^{タイミング説明:}

^{スタート状態 (S):マスターがスタート信号を生成する}

^{デバイス オプコード (OP): 7 ビットデバイスアドレス (0100AAA) + フラグビット (0)}

^{登録アドレス (ADDR): 書き込む目的登録を指定する.}

^{データ入力 (DIN): 登録に書き込むデータ}

^{停止状態 (P): マスターが停止信号を発します.}

2. 連続書き込み操作

タイミング説明:

開始状態 (S): ホストは開始信号を生成します.

デバイス オプコード (OP): 7 ビットのデバイス アドレス + フラグ ビット書き込み

登録アドレス (ADDR): 登録の開始アドレスを指定します.

データ入力 (DIN):自動増量アドレスで複数のデータを連続的に書き込みます.

停止状態 (P): ホストは停止信号を生成します.

3重要な信号定義

^{4. タイミング特性 パラメーター}

^{通信速度は100kHz (標準モード) と400kHz (高速モード) をサポートする}

^{データの有効性:SDAデータは,SCLの高レベルの間,安定している必要があります.}

^{スタート状態: SCL が高いとき,SDA は高から低に移行する}

^{停止状態: SCL が高い間,SDA が低値から高値に移行する.}

^5申請書

^{装置のアドレス: 0100AAA,A2/A1/A0ピンで AAAが決定される.}

^{データ転送:MSB先,8ビットデータ+1ビットACK}

^{Acknowledge Signal:受信機は各バイト後にACK信号を生成する}

^{タイミング要求: I2C 仕様のパラメータを満たす (t)_SU, t_HDほか)}

^{このタイミング図は,MCP23017-E/SOの完全なI2C通信プロトコルを示し,デバイスプログラミングとシステム統合のための正確なタイミング参照を提供します.}

GPIO ポート・ピン

^{1パワーピン}

^{VDD (Pin 9):正の電源入力 (2.7Vから5.5V)}

^{VSS (Pin 10):電源接地}

^{2制御と設定ピンは}

^{リセット (Pin 18): リセット入力 (アクティブロー)}

^{INTA (Pin 19): PORT A 中断出力}

^{INTB (Pin 20): PORT B 中断出力}

^{3. アドレス設定ピン}

^{A0 (Pin 15): I2C アドレス選択ビット 0}

^{A1 (Pin 16): I2C アドレス 選択 ビット 1}

^{A2 (Pin 17): I2C アドレス 選択 ビット 2}

^{4特別なピン}

^{NC (ピン 11, 14): 接続がない}

^{熱パッド (下) 散熱パッド,地面に固定する必要があります}

^{5パッケージの特徴}

^{パッケージタイプ:SOIC-28}

^{ピンピッチ: 1.27mm}

^{動作温度: -40°Cから+85°C}

^{熱設計: 下の熱パッドはPCBの地面平面に接続する必要があります.}

^{このピン構成は標準SOIC-28パッケージを採用し,産業制御および組み込みシステムに信頼性の高いI/O拡張ソリューションを提供します.すべてのGPIOピンは独立した構成と25mA駆動能力をサポートします.}

^{プロトコルの動作モード}

^{1. 単バイト書き込み操作}

^{2. 多バイト連続書き込み操作}

^{3. 単バイト読み取り操作}

^{4. 多バイト連続読み取り操作}

^{5混合操作モード}

^{重要なプロトコルの特徴}

^{アドレスポインタ管理}

^{アドレスポインタは書き込み作業中に自動的に更新されます.}

^{連続的な読み書き操作中にポインタの自動増幅}

^{レジスタの境界を越えて継続的なアクセスをサポートする}

^{データの有効性}

^{高いSCLレベルではデータが安定している}

^{各バイトには確認が必要です (ACK/NACK)}

^{MSBによる最初の送信}

^{エラー処理メカニズム}

^{スレーブ・ノン・リアクション (NACK) の検出}

^{バスタイムアウト保護}

^{時計のストレッチサポート}

^{タイミング の 要求}

^{このプロトコルは標準I2C仕様と完全に互換性があり,シングルバイトとバースト転送モードの両方をサポートする柔軟なデータ転送方法を提供しています.MCP23017のすべての機能レジスタの効率的な構成と制御を可能にします..}