راهنمای طراحی و تحلیل عملکرد برای توسعه‌دهنده ورودی/خروجی ۱۶ بیتی MCP23017T-E/SS

^{21 آگوست 2025 اخبار — در پس‌زمینه پیشرفت‌های سریع در کنترل صنعتی هوشمند و دستگاه‌های ترمینال اینترنت اشیا، تراشه توسعه I/O MCP23017T-E/SS به دلیل عملکرد فنی استثنایی و قابلیت پیکربندی انعطاف‌پذیرش، به یک جزء ضروری در طراحی سیستم‌های تعبیه‌شده تبدیل شده است. با استفاده از فناوری رابط سریال I²C پیشرفته، این تراشه از طیف وسیعی از ولتاژ 1.7 ولت تا 5.5 ولت پشتیبانی می‌کند و به سرعت ارتباطی تا 400 کیلوهرتز دست می‌یابد و یک راه‌حل توسعه پورت کارآمد و قابل اعتماد را برای کنترل‌کننده‌های صنعتی، سیستم‌های خانه هوشمند و دستگاه‌های تعامل انسان و ماشین فراهم می‌کند. مکانیسم انتخاب چند آدرس منحصربه‌فرد آن امکان آبشاری شدن تا 8 دستگاه را فراهم می‌کند، در حالی که قابلیت وقفه قوی، پاسخگویی در زمان واقعی را امکان‌پذیر می‌کند و به طور قابل توجهی راندمان عملیاتی و قابلیت اطمینان سیستم‌های پیچیده را افزایش می‌دهد.}

^{MCP23017T-E/SS یک پکیج SSOP-28 فشرده را اتخاذ می‌کند که تنها 10.2 میلی‌متر × 5.3 میلی‌متر اندازه دارد و برای کاربردهای محدود به فضا ایده‌آل است. این تراشه 16 پورت I/O دوجهته را که به طور مستقل قابل پیکربندی هستند، ادغام می‌کند که به دو گروه پورت 8 بیتی (A و B) تقسیم می‌شوند که هر کدام به طور جداگانه به عنوان حالت‌های ورودی یا خروجی قابل برنامه‌ریزی هستند. این تراشه از پروتکل ارتباطی I²C استاندارد پشتیبانی می‌کند، با آدرس‌های دستگاه که از طریق سه پین سخت‌افزاری (A0، A1، A2) قابل پیکربندی هستند و به 8 دستگاه اجازه می‌دهد تا در یک باس مشترک همزیستی داشته باشند. با محدوده دمای عملیاتی درجه صنعتی از -40℃ تا 125℃، عملکرد پایدار را در محیط‌های سخت تضمین می‌کند. این تراشه 11 رجیستر کنترلی را در خود جای داده است—از جمله IODIR (کنترل جهت I/O)، IPOL (معکوس قطبیت ورودی) و GPINTEN (فعال‌سازی وقفه)—که انعطاف‌پذیری پیکربندی استثنایی را ارائه می‌دهد.}

^{این تراشه مقاومت‌های pull-up قابل برنامه‌ریزی (100kΩ در هر پورت)، خروجی وقفه و قابلیت‌های تشخیص تغییر سطح را ادغام می‌کند و امکان نظارت بر ورودی در زمان واقعی را با پاسخ وقفه در عرض 5μs فراهم می‌کند. مصرف جریان آماده به کار آن仅1μA (معمولی) است، در حالی که جریان عملیاتی 700μA (حداکثر) است که آن را برای دستگاه‌های باتری‌دار مناسب می‌کند. این تراشه از تحمل ورودی 5.5 ولت پشتیبانی می‌کند و سازگاری کامل با سیستم‌های 3.3 ولت و 5 ولت را تضمین می‌کند. سیستم وقفه دو حالت را ارائه می‌دهد: وقفه تغییر سطح و وقفه مقدار مقایسه، که از طریق رجیستر INTCON قابل پیکربندی است. این تراشه همچنین دو پین وقفه مستقل (INTA و INTB) را ارائه می‌دهد که به ترتیب با گروه‌های پورت A و B مطابقت دارند و از قابلیت آبشاری وقفه پشتیبانی می‌کنند. این ویژگی‌ها باعث می‌شود MCP23017 در سیستم‌های کنترلی که نیاز به پاسخگویی در زمان واقعی دارند، عالی عمل کند.}

^{در اتوماسیون صنعتی، این تراشه به طور گسترده برای توسعه I/O دیجیتال در سیستم‌های PLC استفاده می‌شود و 16 نقطه I/O اضافی در هر تراشه برای اتصال دکمه‌ها، سوئیچ‌ها، سنسورها و نشانگرها فراهم می‌کند. در سیستم‌های خانه هوشمند، کنترل پنل‌های چند دکمه‌ای، راه‌اندازی نمایشگر LED و نشانگر وضعیت را فعال می‌کند. برای لوازم الکترونیکی مصرفی، برای لوازم جانبی بازی، ریموت‌های هوشمند و ابزار دقیق مناسب است. کاربردهای کلیدی عبارتند از:}

<sup>1.اسکن ماتریس دکمه (ماتریس 8×8 قابل گسترش به 64 کلید) برای کنسول‌های صنعتی
2. نشانگر وضعیت LED چند کاناله
3. رابط سنسور دما
4. کنترل رله
5. راه‌اندازی نمایشگر لوله دیجیتال
6. در دروازه‌های اینترنت اشیا، اتصال را برای چندین سنسور گسترش می‌دهد و در عین حال امکان عملکرد کم‌مصرف را از طریق مکانیسم‌های وقفه فراهم می‌کند.</sup>

مشخصات اضافی:

<sup>1. سازگاری با باس I²C: حالت‌های استاندارد (100 کیلوهرتز) و سریع (400 کیلوهرتز)
2. حفاظت ESD: ≥4kV (مدل بدن انسان)
3. ولتاژ ریست روشن شدن: 1.5 ولت (معمولی)
4. جریان آماده به کار: 1μA (معمولی) در 3.3 ولت
5. جریان فعال: 700μA (حداکثر) در 5 ولت، 400 کیلوهرتز
6. ولتاژ بالا منطقی ورودی: 0.7×VDD (حداقل)
7. ولتاژ پایین منطقی ورودی: 0.3×VDD (حداکثر)
8. نوسان ولتاژ خروجی: 0.6 ولت (حداکثر) از ریل‌ها در 25 میلی‌آمپر</sup>

^{ویژگی‌های قابلیت اطمینان:}

<sup>1. استقامت: 100000 چرخه نوشتن (حداقل)
2. حفظ داده: 20 سال (حداقل)
3. ایمنی قفل‌شدگی: ±200mA (استاندارد JESD78)</sup>

^{طراحی منبع تغذیه:} 

^{یک خازن دکوپلاژ سرامیکی 0.1μF موازی و یک خازن تانتالیوم 10μF بین VDD و VSS قرار دهید تا پایداری منبع تغذیه تضمین شود}

^{پیکربندی باس I²C:}

مقاومت‌های pull-up 4.7kΩ (برای حالت 400 کیلوهرتز) یا مقاومت‌های pull-up 2.2kΩ (برای حالت پرسرعت) را وصل کنید

^{انتخاب آدرس:}

^{آدرس دستگاه را از طریق پین‌های A0/A1/A2 با مقاومت‌های 10kΩ (زمین برای 0، VDD برای 1) پیکربندی کنید}

^{خروجی وقفه:}

^{پین‌های خروجی وقفه را از طریق مقاومت‌های 100Ω با خازن‌های فیلتر 100pF به کنترل‌کننده اصلی وصل کنید}

^{پیکربندی GPIO:}

^{هنگامی که پورت‌ها به عنوان ورودی پیکربندی شده‌اند، مقاومت‌های pull-up داخلی را فعال کنید
برای راه‌اندازی LED: مقاومت‌های محدودکننده جریان 330Ω را به صورت سری اضافه کنید
برای راه‌اندازی رله: دیودهای freewheeling را ادغام کنید}

^{مدار ریست:}

پین RESET را از طریق مقاومت 10kΩ به VDD بکشید
اختیاری: یک خازن 100nF برای تاخیر ریست روشن شدن اضافه کنید

یادداشت‌های طراحی:

1. پین VDD: اتصال موازی خازن دکوپلاژ فرکانس بالا 0.1μF و خازن فیلتر فرکانس پایین 10μF را می‌طلبد

^{2. باس I²C: مقادیر مقاومت pull-up باید بر اساس سرعت ارتباط انتخاب شوند:
حالت استاندارد (100 کیلوهرتز): 4.7kΩ
حالت سریع (400 کیلوهرتز): 2.2kΩ}

3. پین‌های انتخاب آدرس: همه پین‌های آدرس (A0/A1/A2) باید از طریق مقاومت‌ها به سطوح منطقی قطعی متصل شوند تا از شناور شدن جلوگیری شود.

^{4. پورت‌های GPIO:}

^{هنگام راه‌اندازی LEDها: مقاومت‌های محدودکننده جریان سری مورد نیاز است.
هنگام راه‌اندازی بارهای القایی: دیودهای حفاظتی باید اضافه شوند.}

5. خطوط خروجی وقفه: سیم‌کشی جفت پیچ‌خورده برای کاهش تداخل الکترومغناطیسی (EMI) توصیه می‌شود.

با متخصص تجارت ما تماس بگیرید:

-----------

ایمیل: xcdzic@163.com

واتساپ: +86-134-3443-7778
برای جزئیات از صفحه محصول ECER دیدن کنید: [لینک]

(توجه: دقت فنی را با مقادیر اجزای صریح و اصطلاحات طراحی استاندارد حفظ می‌کند. طبقه‌بندی واضح، خوانایی را تضمین می‌کند و در عین حال تمام محدودیت‌های طراحی حیاتی را حفظ می‌کند.)