原创 使用USB2I2C-SIP8和PCF8574实现基于I2C总线扩展 IO

范例四 使用USB2I<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />2C-SIP8和PCF8574实现基于I2C总线扩展 IO<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

l  硬件平台：USB2I2C-SIP8和PCF8574

USB2I2C-SIP8是USBIO科技发展有限公司的USB转I2C接口适配器系列的一种，具有SIP8的封装方式，体积小，可以很方便在嵌入到各种设备仪表之中，USB2I2C-SIP8支持3.3V和5V电压供电。

PCF8574是一款I2C串行总线转并口输出的扩展芯片，带漏极开电路的中断输出，可以兼容大部分的微控制器，完成数据的输入输出，IO口带锁存输出，并具有较大的电流驱动能力，可以直接驱动LED。

l  硬件连线

如下图所示给出了PCF8574与USB2I2C-SIP8的电路原理图。

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图5.19 PCF8574的I2C-并口的扩展电路原理图

本例令I2C器件地址引脚A0,A1,A2接地，因此PCF8574的设备地址为0x40，下面是实验搭建的电路。

图5.20 PCF8574的I2C-并口的扩展实验电路

图5.20中，P0和P1，P4,P5分别接了2个5V直接驱动的发光二极管L1,L2的负正极，用以观察并口的输出电平。INT中断引脚接微控制器的INT端，当外部数据通过P0-P7口输入的时候，PCF8574产生一个边缘信号触发微控制器的中断，在中断服务程序中完成I2C数据的读取。本文未采用微控制器，INT中断未接，采用手动I2C读取数据。

l  范例步骤

1） 按图5.19和5.20所示，搭建好实物电路，启动USB-ezIO，这里选用I2C接口菜单下的I2C测试模块来完成PCF8574的I2C-并口功能演示，如下所示：

图5.21 I2C协议测试模块

数据输出实验

2) 首先，完成IO口的数据输出实验，即通过PCF8574将I2C的串行数据通过P0-P7并行输出。下面是PCF8574的写模式下的时序图。

图5.22 PCF8574的I2C写模式下的时序

从时序图中可以得到第一个指令字节为0x40（写模式），第二、三字节为数据，测试表明PCF8474可以支持连续多字节的输出。这里需要注意的是时序中第一个数据字节的P5为1，而时序图表明P5输出一直为低电平，而事实的测试表明，P5在输出的时候和其他输出位是一样的，因此这个时序图有些问题。我们来看几个例子。例如使得L1,L2均点亮， L2亮L1灭，L1亮L2灭，设置分别如下：

（a）

(b)

(c)

图5.23 (a)(b)(c)为I2C协议测试模块的IO输出设置

得到的实验结果分别如下所示：

（a1）               (b1)                        (c1)

图5.24 (a1)(b1)(c1)为PCF8574的IO输出结果

数据读取实验

为了测试读取P0-P7口的电平，实验中将P0，P1接高电平，P2,P3接低电平，其余的引脚悬空，来读取PCF8574的P0-P7的电平值，PCF8574的I2C的读时序如下所示：

图5.25 PCF8574的I2C读模式下的时序

从时序图可以看到，PCF8574读模式下的设备地址为0x41，因此USB-ezIO模块设置和读取的结果如下：

图5.26 USB-ezIO读取的PCF8574的P0-P7的输入电平

读取的结果是3,即P0,P1高电平，P2,P3低电平，P4-P7低电平，这里注意，P4-P7悬空为什么是低电平，这是因为PCF8574是带锁存输出，当读取输入电平时，读取的是端口的锁存器内部的电平，而不是引脚电平，由于最后一次输出操作输出为0x02，因此，P4-P7的锁存器内的电平均为0，所以读取的结果为3。