物联网硬件设计时IO不够用？IO扩展芯片的使用-电子发烧友网

一概述

XL9535是一款24引脚CMOS器件，通过I²C总线/SMBus接口串行时钟线（SCL）、串行数据（SDA）为大多数微控制器系列提供16位通用并行输入/输出（GPIO）扩展。这些设备设计用于2.3-V至5.5-V Vcc操作。这些改进包括更高的驱动能力、5V I/O容差、更低的电源电流、单独的I/O配置和更小的封装。通电时，I/O被配置为输入。系统主机可以通过写入I/O配置位来启用I/O作为输入或输出。每个输入或输出的数据都保存在相应的输入或输出寄存器中。输入端口寄存器的极性可以用极性反转寄存器反转。所有寄存器均可由系统主控器读取。当任何输入状态与其对应的输入端口寄存器状态不同时，这些设备开漏中断（/INT）输出被激活，并用于向系统主机指示输入状态已改变。在超时或其他不当操作的情况下，系统主设备可以利用上电重置功能重置这些设备。通电重置将寄存器设置为默认值，并初始化I²C/SMBus状态机。三个硬件引脚（A0、A1和A2）改变固定的I²C总线地址，并允许多达八个设备共享同一I²C总线/SMBus。

二特性

I²C总线至16位GPIO扩展器

工作电源电压范围为2.3 V至5.5 V

低待机电流消耗

5 V容错I/O端口

400 kHz快速模式I²C总线时钟频率

SCL/SDA输入上的噪声滤波器

内部通电复位

通电时无故障

极性反转寄存器

开漏有源低中断输出

16个I/O引脚，默认为16个输入

三引脚配置和功能

四功能框图

五 XL9535组件的使用

1 Gitee链接地址

Demo位于amaziot_bloom_os_sdksample3rd1.0_XL9535

Gitee源码地址：https://gitee.com/ning./hongdou

Github源码地址：https://github.com/ayumid/hongdou

编译指令：.build.bat -l .amaziot_bloom_os_sdksample3rd1.0_XL9535

2 组件功能介绍

驱动XL9535芯片，实现输入IO检测。

3 代码讲解

1 drv_xl9535_i2c_init

功能：该函数用于，将发送数据长度写入xl9535寄存器。

参数：五

返回值：无

示例：

//初始化i2c总线
ret = drv_xl9535_i2c_init();

2 drv_xl9535_i2c_read

功能：该函数用于，读取I2C从机。

参数：五

返回值：无

示例：

RegAddr       = 0x00;
ret = drv_xl9535_i2c_read(&RegAddr, &RegReadValue0);
sample_xl9535_catstudio_printf("read reg 00 i2c value=0x%x, ret=%dn", RegReadValue0, ret);

3 drv_xl9535_i2c_write

功能：该函数用于，发送数据到I2C从机。

参数：五

返回值：无

示例：

RegAddr       = 0x06;
RegWriteValue = 0xFF;
ret = drv_xl9535_i2c_write(&RegAddr, &RegReadValue0);
sample_xl9535_catstudio_printf("write i2c value=0x%x, ret=%dn", RegWriteValue, ret);

4 Demo实战

4.1 概述

上电后，按下按键，串口会打印出按下了哪一个按键

4.2 测试

测试步骤：

参考编译教程，和文档开头的编译指令，进行编译

按照编译教程选择对应的选项

烧录

4.3 宏定义介绍

sample_xl9535_uart_printf

输出日志到DEBUG 串口，日志比较少，可以输出到这个串口，如果日志比较多，需要输出到usb口，以免不必要的问题出现

sample_xl9535_catstudio_printf

输出日志到USB 串口，使用catstudio查看，catstudio查看日志需要更新对应版本mdb.txt文件，软件打开filtter过滤日志，只查看用户输出的日志

SAMPLE_XL9535_STACK_SIZE

栈空间宏定义

4.4 全局变量介绍

sample_xl9535_int_detect_stack_ptr

任务栈空间，本例使用数组实现，用户在做项目时，可以预先估算下当先任务需要的大致栈空间，OS没有提供可以查看栈空间使用情况的API

sample_xl9535_int_detect_task_ref

任务指针

4.5 函数介绍

Phase1Inits_enter

底层初始化，本例空

Phase1Inits_exit

底层初始化，本例空

Phase2Inits_enter

底层初始化，本例空

Phase2Inits_exit

创建主任务，初始化INT 引脚

代码片段：

int ret = 0;
GPIOConfiguration config = {0};

//创建定时器
OSATimerCreate(&sample_xl9535_int_detect_timer_ref);
//创建中断事件
OSAFlagCreate( &sample_xl9535_int_detect_flg_ref);  
Os_Create_HISR(&sample_xl9535_int_detect_hisr, "sample_xl9535_int_detect_hisr", sample_xl9535_detect_handler, 2);
//创建中断处理任务
OSATaskCreate(&sample_xl9535_int_detect_task_ref, sample_xl9535_int_detect_stack_ptr, SAMPLE_XL9535_STACK_SIZE, 100, "detect_task", sample_xl9535_detect_task, NULL);

//初始化int引脚，这里使用70脚 gpio126
config.pinDir = GPIO_IN_PIN;
config.pinEd = GPIO_RISE_EDGE;
config.pinPull = GPIO_PULLUP_ENABLE;
config.isr = sample_xl9535_irq_handler;
GpioInitConfiguration(SAMPLE_GPIO_ISR_PIN_NUM, config);

sample_xl9535_detect_task

主任务，代码发分为两部分，一部分是发送不定长数据；另一部分是上电后等待其它模块发送的数据，收到后打印到串口。

代码片段：

void sample_xl9535_detect_task(void *param)
{
    GPIO_ReturnCode ret = 0;
    UINT32 value = 0;
    OSA_STATUS status = OS_SUCCESS;
    UINT32 flag_value = 0;
    unsigned char RegAddr = 0;
    unsigned char RegWriteValue = 0;
    unsigned char RegReadValue0 = 0;
    unsigned char RegReadValue1 = 0;
    UINT8 down_en = 0;
    UINT8 up_en = 0;
    UINT8 sig_en = 0;
    UINT8 mul_en = 0;
    UINT8 read_en = 0;
    UINT8 de_en = 0;
    UINT8 ck_en = 0;
    UINT8 sim_en = 0;
    UINT8 gnss_en = 0;
    UINT8 nb_en = 0;
    UINT8 fourg_en = 0;

    //初始化i2c总线
    ret = drv_xl9535_i2c_init();
    sample_xl9535_catstudio_printf("ql_i2c_init ret %d", ret);

    //上电后，读xl9535 io扩展芯片的8个寄存器，测试用
    RegAddr       = 0x00;
    ret = drv_xl9535_i2c_read(&RegAddr, &RegReadValue0);
    sample_xl9535_catstudio_printf("read reg 00 i2c value=0x%x, ret=%dn", RegReadValue0, ret);
    RegAddr       = 0x01;
    ret = drv_xl9535_i2c_read(&RegAddr, &RegReadValue0);
    sample_xl9535_catstudio_printf("read reg 01 i2c value=0x%x, ret=%dn", RegReadValue0, ret);
    RegAddr       = 0x02;
    ret = drv_xl9535_i2c_read(&RegAddr, &RegReadValue0);
    sample_xl9535_catstudio_printf("read reg 02 i2c value=0x%x, ret=%dn", RegReadValue0, ret);
    RegAddr       = 0x03;
    ret = drv_xl9535_i2c_read(&RegAddr, &RegReadValue0);
    sample_xl9535_catstudio_printf("read reg 03 i2c value=0x%x, ret=%dn", RegReadValue0, ret);
    RegAddr       = 0x04;
    ret = drv_xl9535_i2c_read(&RegAddr, &RegReadValue0);
    sample_xl9535_catstudio_printf("read reg 04 i2c value=0x%x, ret=%dn", RegReadValue0, ret);
    RegAddr       = 0x05;
    ret = drv_xl9535_i2c_read(&RegAddr, &RegReadValue0);
    sample_xl9535_catstudio_printf("read reg 05 i2c value=0x%x, ret=%dn", RegReadValue0, ret);
    RegAddr       = 0x06;
    ret = drv_xl9535_i2c_read(&RegAddr, &RegReadValue0);
    sample_xl9535_catstudio_printf("read reg 06 i2c value=0x%x, ret=%dn", RegReadValue0, ret);
    RegAddr       = 0x07;
    ret = drv_xl9535_i2c_read(&RegAddr, &RegReadValue0);
    sample_xl9535_catstudio_printf("read reg 07 i2c value=0x%x, ret=%dn", RegReadValue0, ret);

    //等1s
    OSATaskSleep(1 * 200);

    //初始化xl0535 io扩展芯片的06 07寄存器，设置所有的io都是输入
    RegAddr       = 0x06;
    RegWriteValue = 0xFF;
    ret = drv_xl9535_i2c_write(&RegAddr, &RegReadValue0);
    sample_xl9535_catstudio_printf("write i2c value=0x%x, ret=%dn", RegWriteValue, ret);
    RegAddr       = 0x07;
    RegWriteValue = 0xFF;
    ret = drv_xl9535_i2c_write(&RegAddr, &RegReadValue0);
    sample_xl9535_catstudio_printf("write i2c value=0x%x, ret=%dn", RegWriteValue, ret);
    
    while(1)
    {
//        sample_xl9535_catstudio_printf("sample_xl9535_detect_taskrn");
        status = OSAFlagWait(sample_xl9535_int_detect_flg_ref, 0x01, OSA_FLAG_OR_CLEAR, &flag_value, OSA_SUSPEND);

        //红豆版，设置了边沿，但是还是会上升沿，下降沿都触发，所以会执行两次
        if(flag_value & 0x01)
        {
            RegAddr       = 0x00;
            //ret = ql_i2c_read(i2c_no, SAMPLE_I2C_SLAVE_ADDR, RegAddr, &RegReadValue0, 1);
            ret = drv_xl9535_i2c_read(&RegAddr, &RegReadValue0);
//            sample_xl9535_catstudio_printf("read reg 00 i2c value=0x%x, ret=%dn", RegReadValue0, ret);
            RegAddr       = 0x01;
            //ret = ql_i2c_read(i2c_no, SAMPLE_I2C_SLAVE_ADDR, RegAddr, &RegReadValue0, 1);
            ret = drv_xl9535_i2c_read(&RegAddr, &RegReadValue1);
//            sample_xl9535_catstudio_printf("read reg 01 i2c value=0x%x, ret=%dn", RegReadValue1, ret);

            //寄存器值非默认值，表示有io输入，否则表示是上升沿中断
            if(RegReadValue0 != 0xff || RegReadValue1 != 0x07)
            {
                event_ticks = OSAGetTicks();
                int_status = 0;

                //判断是那个IO这里使用寄存器值判断，后续可以改为根据位判断
                if(RegReadValue1 == DRV_XL9535_BUTTON_DOWN_EN)
                {
//                    sample_xl9535_catstudio_printf("down int");
                    down_en = 1;
                }
                else if(RegReadValue1 == DRV_XL9535_BUTTON_UP_EN)
                {
//                    sample_xl9535_catstudio_printf("up int");
                    up_en = 1;
                }
                else if(RegReadValue1 == DRV_XL9535_BUTTON_SIG_EN)
                {
//                    sample_xl9535_catstudio_printf("sig int");
                    sig_en = 1;
                }
                else if(RegReadValue0 == DRV_XL9535_BUTTON_MUL_EN)
                {
//                    sample_xl9535_catstudio_printf("mul int");
                    mul_en = 1;
                }
                else if(RegReadValue0 == DRV_XL9535_BUTTON_READ_EN)
                {
//                    sample_xl9535_catstudio_printf("read int");
                    read_en = 1;
                }
                else if(RegReadValue0 == DRV_XL9535_BUTTON_DE_EN)
                {
//                    sample_xl9535_catstudio_printf("de int");
                    de_en = 1;
                }
                else if(RegReadValue0 == DRV_XL9535_BUTTON_CK_EN)
                {
//                    sample_xl9535_catstudio_printf("ck int");
                    ck_en = 1;
                }
                else if(RegReadValue0 == DRV_XL9535_BUTTON_SIM_EN)
                {
//                    sample_xl9535_catstudio_printf("sim int");
                    sim_en = 1;
                }
                else if(RegReadValue0 == DRV_XL9535_BUTTON_GNSS_EN)
                {
//                    sample_xl9535_catstudio_printf("gnss int");
                    gnss_en = 1;
                }
                else if(RegReadValue0 == DRV_XL9535_BUTTON_NB_EN)
                {
//                    sample_xl9535_catstudio_printf("nb int");
                    nb_en = 1;
                }
                else if(RegReadValue0 == DRV_XL9535_BUTTON_4G_EN)
                {
//                    sample_xl9535_catstudio_printf("4g int");
                    fourg_en = 1;
                }
            }
            else
            {
                if(int_status == 0)
                {
                    UINT32 keep_ticks = OSAGetTicks() - event_ticks;
                    
                    if(keep_ticks > 20)
                    {
                        //检测到某个IO被按下后，可以在这里，或者发送信号，消息等去其它任务执行相应操作
//                        sample_xl9535_catstudio_printf("keep_ticks:%d, event_ticks:%d", keep_ticks, event_ticks);
                        if(down_en == 1)
                        {
                            sample_xl9535_catstudio_printf("down en");
                        }
                        else if(up_en == 1)
                        {
                            sample_xl9535_catstudio_printf("up en");
                        }
                        else if(sig_en == 1)
                        {
                            sample_xl9535_catstudio_printf("sig en");
                        }
                        else if(mul_en == 1)
                        {
                            sample_xl9535_catstudio_printf("mul en");
                        }
                        else if(read_en == 1)
                        {
                            sample_xl9535_catstudio_printf("read en");
                        }
                        else if(de_en == 1)
                        {
                            sample_xl9535_catstudio_printf("de en");
                        }
                        else if(ck_en == 1)
                        {
                            sample_xl9535_catstudio_printf("ck en");
                        }
                        else if(sim_en == 1)
                        {
                            sample_xl9535_catstudio_printf("sim en");
                        }
                        else if(gnss_en == 1)
                        {
                            sample_xl9535_catstudio_printf("gnss en");
                        }
                        else if(nb_en == 1)
                        {
                            sample_xl9535_catstudio_printf("nb en");
                        }
                        else if(fourg_en == 1)
                        {
                            sample_xl9535_catstudio_printf("4g en");
                        }
                    }
                    down_en = 0;
                    up_en = 0;
                    sig_en = 0;
                    mul_en = 0;
                    read_en = 0;
                    de_en = 0;
                    ck_en = 0;
                    sim_en = 0;
                    gnss_en = 0;
                    nb_en = 0;
                    fourg_en = 0;
                }
                int_status = 1;
            }
            
        }
    }
}

4.6 固件

上电后，按下按键，串口会打印出按下了哪一个按键

点击下载 Lora Demo固件

本文章源自奇迹物联开源的物联网应用知识库Cellular IoT Wiki，更多技术干货欢迎关注收藏Wiki：Cellular IoT Wiki 知识库（https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf）

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ADC实现一个IO上挂多个按键

有时候做设计时，我们会遇到外部按键比较多，IO口不够用的情况。这时大部分人会考虑通过其它芯片扩展IO

发表于 09-01 13:25 •2722次阅读

单片机IO口扩展实例

我们在做单片机的小项目时，经常会碰到IO口不够用的时候，比如控制多个7段数码管，或者要采集多路AD，要连接多个串口传感器等等。这时，更换单片机不一定是最好的选择，使用其他芯片来扩展

发表于 03-27 14:02 •3156次阅读

利用74373芯片进行单片机IO口扩展的方法

在电路设计的某些时候，微处理器（如单片机）IO口不够用了，此时该怎么办呢？利用辅助芯片进行IO口扩展是个简单直接的方法，能用较少的成本增多

发表于 11-02 14:20 •1940次阅读

求图中IO口扩展的程序！

本帖最后由 herochenzhao 于 2012-10-25 19:37 编辑最近在做一个项目，发现单片机的IO口不够用，然后得知如上图可以在节省IO口的情况下进行IO口

发表于 10-25 19:35

液晶显示，IO口不够用怎么办？

我最近在做一个东西，需要用到3.2英寸的tft屏，但IO口不够用了，只剩下两个8位IO，但手上的TFT屏都是30针的，请教各位高手该选用什么型号的屏，谢谢啦

发表于 01-07 09:43

IO不够用，有没有这种扩展IC，8个按键对应IO口的值为000-111

IO不够用，有没有这种扩展IC，8个按键对应IO口的值为000-111

发表于 03-31 14:58

DSP的PWM口不够用怎么扩展？

如题，DSP的PWM口不够用，也不合适用定时器做。有没有那种PWM发生芯片，由DSP通过并行口之类的把占空比信号给到PWM发生芯片，芯片产生对应的PWM波形？

发表于 06-04 14:41

想用单片机独立控制100盏呼吸灯 IO口不够用 求解决办法

想用单片机独立控制100盏呼吸灯IO口不够用尝试过用595联级太繁复未成功

发表于 06-29 11:04

IO口不够用怎么办？

C51单片机————总线与系统扩展Created with Raphaël 2.1.2张三张三李四李四四哥，IO口不够用怎么办？你可以进行系统扩展！什么鬼？那是什么东西？。。。看书去1

发表于 07-19 07:21

单片机IO口如何扩展？

单片机IO口扩展方法1.使用分压电阻分压，然后用单片机的ADC端口读取不同的电压值。适合应用于多个按键的方案，需要多个输入端口，导致GPIO不够用的情况。使用串入并出芯片(serial

发表于 11-18 08:41

CPLD或FPGA扩展IO口与处理器自带IO的区别？

1.处理器上有64个可复用的IO口，我们需要64个IO口，因为是复用的，我么也会用到部分复用功能，所以IO口不够用，有人提出用CPLD或FPGA扩展

发表于 04-23 14:10

单片机IO口扩展方法

单片机IO口扩展方法1.使用分压电阻分压，然后用单片机的ADC端口读取不同的电压值。适合应用于多个按键的方案，需要多个输入端口，导致GPIO不够用的情况。使用串入并出芯片(serial

发表于 11-11 10:36 •14次下载

采用ADC扫描实现一个IO上挂多个按键

有时候做设计时，我们会遇到外部按键比较多，IO口不够用的情况。这时大部分人会考虑通过其它芯片扩展IO

发表于 08-11 09:16 •2077次阅读

硬件设计如何实现一个IO上挂多个按键？

有时候做设计时，我们会遇到外部按键比较多，IO口不够用的情况。这时大部分人会考虑通过其它芯片扩展IO

发表于 08-11 09:16 •1007次阅读

单片机的IO口不够用了怎么办？如何扩展单片机的IO口？

单片机的IO口不够用了怎么办？如何扩展单片机的IO口？单片机是应用广泛的微处理器，其具有较高的可编程性、灵活性和成本效益等优点，在嵌入式系统中得到了广泛的应用。然而，由于每一个单片机

发表于 10-24 11:49 •6559次阅读