物聯網系統中為什么要使用IIC I/O擴展芯片

在物聯網系統中使用IIC（也稱為I2C）I/O擴展芯片的原因主要可以歸結為以下幾點：

1、擴大I/O端口數量

硬件資源限制：許多微控制器（MCU）自帶的I/O端口數量有限，但物聯網項目往往需要連接大量的傳感器、執行器和其他外設。I2C I/O擴展芯片能夠通過I2C接口提供額外的I/O端口，從而滿足項目需求。

靈活性：通過擴展芯片，設計者可以根據項目需求靈活增加或減少外設連接，而無需更換主控制器。

2、簡化布線和連接

減少引腳需求：I2C總線僅需要兩根線（SCL時鐘線和SDA數據線）即可實現多個設備之間的通信，這大大減少了系統布線的復雜性和成本。

便于管理：通過I2C總線連接的設備可以使用統一的通信協議進行通信，簡化了系統的維護和管理工作。

3、提高系統性能

高效通信：I2C協議具有高效的通信機制，能夠支持高速數據傳輸，提高系統的整體性能。

時鐘控制：I2C I/O擴展芯片可以控制外部設備的時鐘，有助于優化系統的時序控制，提高系統的穩定性和可靠性。

4、降低成本和功耗

減少元件數量：使用I2C I/O擴展芯片可以減少系統中其他類型擴展元件的使用，從而降低整體成本。

低功耗：I2C總線支持低功耗模式，有助于降低系統的整體功耗，延長電池壽命（在便攜式或無線物聯網設備中尤為重要）。

5、廣泛應用場景

傳感器網絡：在物聯網系統中，傳感器是不可或缺的組成部分。I2C I/O擴展芯片可以方便地連接各種類型的傳感器（如溫度、濕度、加速度計等），實現數據的采集和傳輸。

工業自動化：在工業自動化領域，PLC等控制系統需要與大量外設進行通信。I2C I/O擴展芯片能夠滿足這一需求，提高工業自動化系統的集成度和可靠性。

智能家居：智能家居系統需要連接和控制各種智能家電和設備。I2C I/O擴展芯片可以擴展智能家居系統的控制能力，實現更多樣化的功能。

工業自動化和控制：在工業自動化系統中，經常需要連接和控制大量的傳感器、執行器和其他設備。IIC IO擴展芯片可以提供更多的IO端口，以便與這些設備進行通信和控制。例如，它們可以用于讀取傳感器的數據、控制執行器的動作或與其他工業設備進行交互。

消費電子產品：在消費電子產品中，如智能家居設備、智能音箱、智能手環等，IIC IO擴展芯片也發揮著重要作用。它們可以用于擴展設備的IO接口，以便連接更多的外部設備或傳感器。例如，智能音箱可以通過IIC IO擴展芯片連接更多的麥克風或揚聲器，提高音頻處理的性能和質量。

嵌入式系統：在嵌入式系統中，由于資源限制和成本考慮，微控制器的IO端口數量往往有限。IIC IO擴展芯片可以有效地解決這個問題，為嵌入式系統提供額外的IO端口。這些端口可以用于連接外部設備、擴展系統功能或實現與其他系統的通信。

測試與測量設備：在測試和測量領域，IIC IO擴展芯片可以用于連接各種測試設備和傳感器。通過擴展IO端口，測試設備可以獲取更多的數據輸入，提高測試的準確性和效率。同時，IIC IO擴展芯片還可以用于控制測試過程中的各種設備和參數。

醫療設備：在醫療設備中，IIC IO擴展芯片可以用于連接各種醫療傳感器和執行器。例如，在監護儀中，IIC IO擴展芯片可以連接多個生命體征傳感器，實時監測患者的血壓、心率等生理參數。在醫療機器人中，IIC IO擴展芯片可以控制機器人的運動和操作。

綜上所述，IIC（I2C）I/O擴展芯片在物聯網系統中扮演著重要角色，它們通過提供額外的I/O端口、簡化布線和連接、提高系統性能、降低成本和功耗以及支持廣泛應用場景等方式，為物聯網系統的設計和實現帶來了諸多便利和優勢。

IIC I/O擴展芯片定義

IIc接口IO擴展芯片是一種可以為電子設備添加輸入輸出功能的集成電路，它可以有效提高設備的性能。

IIC 原理

I2C通信協議：I2C是一種串行通信協議，用于連接微控制器及其外圍設備。它只需要兩根線（SDA數據線和SCL時鐘線）即可實現全雙工通信，同時還可以連接多個設備到同一總線上。

設備尋址：每個I2C設備都有一個唯一的地址，主控制器通過發送設備的地址來選中并與之通信。I2C擴展IO芯片也具備一個或多個可設置的地址，以便主控制器能夠識別并與之通信。

數據傳輸：在選中特定的I2C設備后，主控制器可以通過I2C總線發送數據到該設備，或者從該設備讀取數據。對于I2C擴展IO芯片，主控制器可以發送命令來設置或讀取IO端口的電平狀態，從而實現對外圍設備的控制或監測。

中斷機制：許多I2C擴展IO芯片還具備中斷功能。當IO端口的電平狀態發生變化時，芯片可以產生一個中斷信號，通知主控制器進行相應的處理。這樣，主控制器可以更加高效地響應外部事件，而無需持續輪詢IO端口的狀態。

內部寄存器：I2C擴展IO芯片內部通常包含多個寄存器，用于存儲IO端口的配置信息、數據等。主控制器可以通過I2C總線訪問這些寄存器，以實現對IO端口的控制和管理。

IIC I/O擴展芯片的參數選型

電源電壓：確保你的系統電源電壓與IO擴展芯片的電源電壓兼容。常見的電源電壓范圍包括1.8V、3.3V、5V等。

IO口數量：根據你的應用需求確定所需的IO口數量。有些IO擴展芯片提供8個、16個或更多的IO口。

IO口類型：考慮你需要的IO口類型，如準雙向口、開漏輸出等。準雙向口既可以作為輸入也可以作為輸出，而開漏輸出則可以用于驅動LED等外部設備。

通信接口：確保IO擴展芯片支持你的主控制器所使用的通信接口，如I2C、SPI等。I2C接口通常使用兩根線（SDA和SCL）進行通信，具有簡單易用、支持多設備連接等優點。

中斷功能：如果你的應用需要實時監測外部設備狀態的變化，那么選擇具有中斷功能的IO擴展芯片將非常有用。當中斷引腳被觸發時，主控制器可以立即響應并處理相應的事件。

封裝和尺寸：根據你的應用需求和電路板空間限制選擇合適的封裝和尺寸。常見的封裝類型包括TSSOP、QFN、SSOP等，尺寸范圍也有所不同。

工作溫度和功耗：考慮你的應用所在的環境溫度和功耗要求。選擇具有適當工作溫度和低功耗的IO擴展芯片將有助于提高系統的穩定性和可靠性。

其他特性：根據你的應用需求，還可以考慮其他特性，如驅動能力（最大輸出電流）、輸入/輸出電平范圍、可編程性（是否支持通過編程來配置IO口）等。

IIC I/O擴展芯片的廠商

NXP Semiconductors（恩智浦半導體）：NXP是全球領先的半導體公司之一，提供廣泛的IIC IO擴展芯片產品。其產品線包括PCF8574、PCA9555等，這些芯片具有高性能、低功耗和易用性等特點，廣泛應用于各種領域。

Microchip Technology（微芯科技）：Microchip是一家專注于嵌入式控制和混合信號半導體解決方案的供應商。其IIC IO擴展芯片產品包括MCP23017、MCP23S17等，這些芯片具有高集成度、高可靠性和低功耗等特點，適用于工業自動化、消費電子和汽車電子等領域。

Texas Instruments（德州儀器）：德州儀器是一家全球性的半導體設計和制造公司，其IIC IO擴展芯片產品包括TPS2113、TPS2296等。這些芯片具有高性能、高精度和低功耗等特點，廣泛應用于電源管理、電機控制和工業自動化等領域。

STMicroelectronics（意法半導體）：意法半導體是一家全球領先的半導體公司，提供廣泛的IIC IO擴展芯片產品。其產品線包括VLSI Solution的82C55A等，這些芯片具有高速、高可靠性和低功耗等特點，適用于各種嵌入式系統和工業自動化應用。

此外，還有其他一些廠商也提供IIC IO擴展芯片產品，如Maxim Integrated、Renesas Electronics等。在選擇IIC IO擴展芯片時，需要根據具體的應用需求和性能要求來選擇合適的廠商和產品。國內也有一些知名的IIC（實際上是I2C，即Inter-Integrated Circuit）IO擴展芯片廠商，以下是一些例子：

中微愛芯：作為中國領先的半導體公司之一，中微愛芯專注于消費電子芯片和小家電芯片的研發。他們的產品可能包括IIC IO擴展芯片，但具體型號和規格可能需要查詢其官方渠道。

紫光展銳：紫光展銳是中國集成電路設計和解決方案供應商，他們在移動通信、數字多媒體等領域積累了豐富的經驗。雖然他們主要以手機芯片聞名，但他們的產品線可能也涵蓋IIC IO擴展芯片。

華大半導體：華大半導體是中國電子信息產業集團有限公司（CEC）旗下的核心企業，是中國“909”工程集成電路項目的重點承擔單位。他們提供多種類型的半導體產品，包括可能包含IIC IO擴展芯片的產品。

供應商A：信路達

http://www.xinluda.com/chanpinzhongxin/index.html

1、產品能力

（1）選型手冊

（2）主推型號1：XL9535

對應的產品詳情介紹

該IC（XL9535）是一款24引腳CMOS器件，通過I2C總線/SMBus接口[串行時鐘線（SCL）、串行數據線（SDA）]為大多數微控制器系列提供16位通用并行輸入/輸出（GPIO）擴展。這些設備設計用于2.3-V至5.5-V VCC操作。這些改進包括更高的驅動能力、5V I/O容差、更低的電源電流、單獨的I/O配置和更小的封裝。當ACPI電源開關、傳感器、按鈕、LED、風扇等需要額外的I/O時，I/O擴展器提供了一個簡單的解決方案。當任何輸入狀態與其對應的輸入端口寄存器狀態不同時，這些設備開漏中斷（/INT）輸出被激活，并用于向系統主機指示輸入狀態已改變。在超時或其他不當操作的情況下，系統主設備可以利用上電重置功能重置這些設備。通電重置將寄存器設置為默認值，并初始化I2C/SMBus狀態機。三個硬件引腳（A0、A1和A2）改變固定的I2C總線地址，并允許多達八個設備共享同一I2C總線/SMBus。

功能特點：

I2C總線至16位GPIO擴展器

工作電源電壓范圍為2.3 V至5.5 V

低待機電流消耗

5 V容錯I/O端口

400 kHz快速模式I2C總線時鐘頻率

SCL/SDA輸入上的噪聲濾波器

內部通電復位

通電時無故障

極性反轉寄存器

開漏有源低中斷輸出

16個I/O引腳，默認為16個輸入

硬件參考設計

與Bloom區的關系

2.03 I2C AM-HD-I-I2C-08-003

核心料（哪些項目在用）

奇跡物聯全網通信號測試儀項目IO擴展

2、支撐

（1）技術產品

技術資料

F6A27DC517C60CF7BC3ED74C539C74FA

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