Что такое расширитель ввода-вывода?

Что такое расширитель ввода-вывода?

Расширитель ввода-вывода — это полупроводниковое устройство, которое функционирует как периферийная интегральная схема (ИС) для микроконтроллера. Он используется для увеличения количества портов ввода-вывода, доступных для микроконтроллера, который часто имеет ограниченное количество выводов.

Такой подход позволяет экономически эффективно использовать микроконтроллеры в базовых продуктах, минимизируя количество контактов, а также позволяя тому же микроконтроллеру поддерживать высококлассные продукты посредством расширения ввода-вывода. Таким образом, расширитель ввода-вывода играет решающую роль в повышении общей расширяемости и универсальности системы.

Использование расширителей ввода-вывода

Расширители ввода-вывода особенно ценны, когда встроенных портов ввода-вывода микроконтроллера недостаточно для обновленной или расширенной функциональности системы. Они используются для расширения доступных портов ввода-вывода без необходимости перепроектирования всей системы. К распространенным приложениям относятся управление 7-сегментным светодиодом, для которого требуется множество управляющих контактов, и использование в качестве универсальных портов ввода-вывода. Однако они, как правило, не подходят для высокоскоростного переключения портов ввода-вывода или считывания данных из-за их типичного использования последовательных шин, таких как шина I2C.

Принципы работы расширителей ввода-вывода

Управляемые через последовательную шину, такую ​​как шина I2C, расширители ввода-вывода обычно поставляются с 8-битными или 16-битными портами ввода-вывода. Микроконтроллер настраивает эти порты как входные или выходные, устанавливая регистр направления в расширителе ввода-вывода. Затем данные записываются в регистр ввода-вывода порта или считываются из него. При настройке в качестве выходного порта расширитель ввода-вывода выводит данные из каждого порта; при установке в качестве входного порта он может считывать данные с указанного входного порта.

Кроме того, некоторые расширители ввода-вывода оснащены входным терминалом прерывания. При выполнении заданного условия активируется выход прерывания, который может быть подключен к входу прерывания микроконтроллера. Эта функция позволяет микроконтроллеру мгновенно реагировать на внешние события, улучшая управление системой и ее отзывчивость.