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原创物联网硬件设计时IO不够用？IO扩展芯片的使用

 2024-9-30 12:26  161 0 分类: 物联网

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。

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

引脚配置和功能

功能框图

XL9535组件的使用

1 Gitee链接地址

Demo位于amaziot_bloom_os_sdk\sample\3rd\1.0_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_sdk\sample\3rd\1.0_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：

C
//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：

C
RegAddr = 0x00;
ret = drv_xl9535_i2c_read(&RegAddr, &RegReadValue0);
sample_xl9535_catstudio_printf("read reg 00 i2c value=0x%x, ret=%d\n", 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：

C
RegAddr = 0x06;
RegWriteValue = 0xFF;
ret = drv_xl9535_i2c_write(&RegAddr, &RegReadValue0);
sample_xl9535_catstudio_printf("write i2c value=0x%x, ret=%d\n", 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：

C
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：

C
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=%d\n", RegReadValue0, ret);
RegAddr = 0x01;
ret = drv_xl9535_i2c_read(&RegAddr, &RegReadValue0);
sample_xl9535_catstudio_printf("read reg 01 i2c value=0x%x, ret=%d\n", RegReadValue0, ret);
RegAddr = 0x02;
ret = drv_xl9535_i2c_read(&RegAddr, &RegReadValue0);
sample_xl9535_catstudio_printf("read reg 02 i2c value=0x%x, ret=%d\n", RegReadValue0, ret);
RegAddr = 0x03;
ret = drv_xl9535_i2c_read(&RegAddr, &RegReadValue0);
sample_xl9535_catstudio_printf("read reg 03 i2c value=0x%x, ret=%d\n", RegReadValue0, ret);
RegAddr = 0x04;
ret = drv_xl9535_i2c_read(&RegAddr, &RegReadValue0);
sample_xl9535_catstudio_printf("read reg 04 i2c value=0x%x, ret=%d\n", RegReadValue0, ret);
RegAddr = 0x05;
ret = drv_xl9535_i2c_read(&RegAddr, &RegReadValue0);
sample_xl9535_catstudio_printf("read reg 05 i2c value=0x%x, ret=%d\n", RegReadValue0, ret);
RegAddr = 0x06;
ret = drv_xl9535_i2c_read(&RegAddr, &RegReadValue0);
sample_xl9535_catstudio_printf("read reg 06 i2c value=0x%x, ret=%d\n", RegReadValue0, ret);
RegAddr = 0x07;
ret = drv_xl9535_i2c_read(&RegAddr, &RegReadValue0);
sample_xl9535_catstudio_printf("read reg 07 i2c value=0x%x, ret=%d\n", 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=%d\n", RegWriteValue, ret);
RegAddr = 0x07;
RegWriteValue = 0xFF;
ret = drv_xl9535_i2c_write(&RegAddr, &RegReadValue0);
sample_xl9535_catstudio_printf("write i2c value=0x%x, ret=%d\n", RegWriteValue, ret);

while(1)
{
// sample_xl9535_catstudio_printf("sample_xl9535_detect_task\r\n");
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=%d\n", 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=%d\n", 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;
}

}
}
}