G2020_MCP23017_I/Oエキスパンダー
2024年12月14日
15:49
G2020_lpc812_MCP23017_io_expander_report
- 説明に使った、関数が収納されているヘッダーファイルです
- ダウンロード、解凍して、C:\LPC の直下にコピーしてください
16bit I2C I/Oエキスパンダー MCP23017: 半導体 秋月電子通商-電子部品・ネット通販
3.5.1 I/O DIRECTION REGISTER
データ I/O の方向を制御します。
ビットが設定されると、対応するピンは
入力。ビットがクリアされると、対応するピンが
出力になります
3.5.2 INPUT POLARITY REGISTER
このレジスタを使用すると、ユーザーは極性を設定できます。
対応する GPIO ポート ビット。
ビットが設定されている場合、対応する GPIO レジスタ ビットは
反転した値をピンに反映します。
IP<7:0>: 入力ピンの極性反転を制御します<7:0>
1 = GPIO レジスタ ビットは、入力ピンの反対の論理状態を反映します。
0 = GPIO レジスタ ビットは入力ピンと同じ論理状態を反映します。
3.5.3 INTERRUPT-ON-CHANGE CONTROL REGISTER
各ピンの変更時割り込み機能。
ビットが設定されている場合、対応するピンが有効になります。
変更時の割り込み。 DEFVAL と INTCON
ピンが存在する場合は、レジスタも設定する必要があります。
変更時割り込みが有効
GPINT<7:0>: 汎用 I/O 変化時割り込みビット <7:0>
1 = 変化時割り込みイベントの GPIO 入力ピンを有効にします。
0 = 変化時割り込みイベントの GPIO 入力ピンを無効にします。
3.5.4 DEFAULT COMPARE REGISTER FOR INTERRUPT-ON-CHANGE
デフォルトの比較値は、
DEFVALレジスタ。有効な場合 (GPINTEN および
INTCON) を使用して DEFVAL レジスタと比較します。
関連するピンの反対の値により、
割り込みが発生する
DEF<7:0>: デフォルトからの変更時割り込み用に構成されたピンの比較値を設定します <7:0>
(注1)
関連するピンのレベルがレジスタ ビットと逆の場合、割り込みが発生します。 (注2)
注 1: INTCON を参照してください。
2: INTCON および GPINTEN を参照
3.5.5 INTERRUPT CONTROL REGISTER
INTCON レジスタは、関連するピンの接続方法を制御します。
値は変更時割り込み機能で比較されます。
ビットが設定されている場合、対応する I/O ピンが比較されます
DEFVAL レジスタ内の関連するビットに対して。もし
ビット値がクリアされている場合、対応する I/O ピンが比較されます
以前の値に対して。
IOC<7:0>: 変更時割り込み <7:0> に関して関連するピン値を比較する方法を制御します。
1 = ピンの値が DEFVAL レジスタの関連ビットと比較されます。
0 = ピン値が前のピン値と比較されます。
3.5.6 CONFIGURATION REGISTER
IOCON レジスタには、次のようないくつかのビットが含まれています。
デバイスの構成:
BANK ビットはレジスタのマッピング方法を変更します
(詳細については、表 3-4 および 3-5 を参照してください)。
• BANK = 1 の場合、各レジスタに関連付けられている
ポートは分離されています。に関連付けられたレジスタ
PORTA はアドレス 00h ～ 0Ah にマッピングされ、
PORTBに関連付けられたレジスタがマップされます
10hから0Ahまで。
• BANK = 0 の場合、A/B レジスタはペアになります。のために
たとえば、IODIRA はアドレス 00h にマップされ、
IODIRB は次のアドレス (アドレス
01h）。すべてのレジスタのマッピングは 00h ～ 15h です。
BANK ビットを変更するときは注意が必要です
バイトが変更された後にアドレスマッピングが変更されるため、
デバイスに記録されます。アドレスポインタが指す場合があります
ビットが変更された後、無効な位置にコピーされます。
たとえば、デバイスが次のように構成されている場合、
内部アドレス ポインタを自動的にインクリメントします。
次のようなシナリオが発生します。
• バンク = 0
• アドレス 0Ah (IOCON) に 80h を書き込み、
バンクビット
• 書き込みが完了すると、内部アドレスが
現在、無効なアドレスである 0Bh を指しています。
BANKビットがセットされている場合
このため、BANKビットを変更する場合は、
このレジスタへのバイト書き込みのみを実行することをお勧めします。
MIRROR ビットは、INTA ピンと INTB ピンの制御方法を制御します。
相互に機能します。
• MIRROR = 1 の場合、INTn ピンは機能します。
OR をとります。これにより、どちらかのポートでの割り込みが発生します。
両方のピンをアクティブにします。
• MIRROR = 0 の場合、INT ピンは分離されます。
ポート上の割り込み条件により、
それぞれの INT ピンをアクティブにします。
シーケンシャル オペレーション (SEQOP) は、
アドレスポインタのインクリメント関数。もし
アドレス ポインタが無効になっている場合、アドレス ポインタは無効になります。
各バイトがクロックされた後に自動的にインクリメントされない
シリアル転送中。この機能はこんなときに便利です
継続的にポーリング (読み取り) または変更 (書き込み) する必要がある
登録する。
スルー レート (DISSSLW) ビットはスルー レートを制御します
SDA ピンの機能。有効な場合、SDA スルー レート
高から低まで走行するときに制御されます。
ハードウェア アドレス イネーブル (HAEN) ビット
上のハードウェア アドレス指定を有効/無効にします。
MCP23S17のみ。アドレスピン (A2、A1、A0)
HAEN ビットに関係なく、外部からバイアスする必要があります
価値。
有効 (HAEN = 1) の場合、デバイスのハードウェア アドレス
アドレスピンと一致します。
無効 (HAEN = 0) の場合、デバイスのハードウェア アドレス
A2 = A1 = A0 = 0
オープンドレイン (ODR) 制御ビットは、
オープンドレイン構成の INT ピン。このビットを設定する
INTPOL ビットをオーバーライドします。
割り込み極性 (INTPOL) は、割り込みの極性を設定します。
INTピン。このビットは、ODR ビットがオンの場合にのみ機能します。
クリアされ、INT ピンがアクティブ プッシュプルとして設定されます。
ビット7
BANK: レジスターのアドレス指定方法を制御します。
1 = 各ポートに関連付けられたレジスタは異なるバンクに分離されます。
0 = レジスタは同じバンク内にあります (アドレスは連続しています)。
ビット6
MIRROR: INT ピン ミラー ビット
1 = INT ピンは内部接続されています
0 = INT ピンは接続されていません。 INTA は PORTA に関連付けられ、INTB は PORTA に関連付けられます。
ポートB
ビット5
SEQOP: シーケンシャル動作モードビット
1 = シーケンシャル操作が無効になり、アドレス ポインタはインクリメントされません。
0 = シーケンシャル操作が有効、アドレス ポインタがインクリメントされます。
ビット4
DISSLW: SDA 出力のスルーレート制御ビット
1 = スルーレートが無効
0 = スルーレートが有効
ビット3
HAEN: ハードウェア アドレス イネーブル ビット (MCP23S17 のみ) (注 1)
1 = MCP23S17 アドレス ピンを有効にします。
0 = MCP23S17 アドレス ピンを無効にします。
ビット2
ODR: INT ピンをオープンドレイン出力として設定します。
1 = オープンドレイン出力 (INTPOL ビットをオーバーライドします。)
0 = アクティブドライバー出力 (INTPOL ビットが極性を設定します。)
ビット1
INTPOL: このビットは INT 出力ピンの極性を設定します。
1 = アクティブハイ
0 = アクティブロー
ビット0
未実装: 「0」として読み取られます。
3.5.7 PULL-UP RESISTOR CONFIGURATION REGISTER
GPPU レジスタは、
ポートピン。ビットが設定されており、対応するピンが
入力として設定されている場合、対応するポート ピンは
100kΩの抵抗で内部プルアップ
PU<7:0> 各ピンの弱いプルアップ抵抗を制御します (入力として構成されている場合)
1 = プルアップが有効
0 = プルアップは無効
3.5.8 INTERRUPT FLAG REGISTER
INTF レジスタは、割り込み条件を反映します。
を介して割り込みが有効になっているピンのポート ピン
GPINTEN レジスター。セットされたビットは、
関連するピンにより割り込みが発生しました。
このレジスタは読み取り専用です。このレジスタへの書き込みは、
無視されました
INT<7:0>: ポートの割り込み条件を反映します。割り込みが発生した場合にのみ変更が反映されます。
GPINTEN<7:0> に従って有効になります。
1 = ピンによって割り込みが発生しました。
0 = 割り込みは保留されていません
3.5.9 INTERRUPT CAPTURED REGISTER
INTCAP レジスタは、GPIO ポート値をキャプチャします。
割り込みが発生した時刻。レジスターは
読み取り専用で、割り込みが発生した場合にのみ更新されます。
が発生します。レジスタは、
割り込みはINTCAPまたはGPIOの読み取りによってクリアされます。
ICP<7:0>: ピン変化による割り込み時のポート ピンのロジック レベルを反映します<7:0>
1 = ロジックハイ
0 = ロジックロー
3.5.10 PORT REGISTER
GPIO レジスタはポートの値を反映します。
このレジスタから読み取ると、ポートが読み取られます。これに書き込む
register は出力ラッチ (OLAT) レジスタを変更します。
GP<7:0>: ピン <7:0> のロジック レベルを反映します。
1 = ロジックハイ
0 = ロジックロー
3.5.11 出力ラッチレジスタ (OLAT)
OLAT レジスタは出力へのアクセスを提供します。
ラッチ。このレジスタから読み出すと、
OLAT であり、ポート自体ではありません。このレジスタへの書き込み
ピンを変更する出力ラッチを変更します。
出力として設定される
OL<7:0>: 出力ラッチ <7:0> のロジック レベルを反映します。
1 = ロジックハイ
0 = ロジックロー
アドレス調査
- 解放すると、タイムアウトが頻発して不安定です
|
A0 |
A1 |
A2 |
I2Cアドレス |
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0 |
0 |
0 |
0x40 |
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1 |
0 |
0 |
0x42 |
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0 |
1 |
0 |
0x44 |
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1 |
1 |
0 |
0x46 |
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0 |
0 |
1 |
0x48 |
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1 |
0 |
1 |
0x4A |
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0 |
1 |
1 |
0x4C |
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1 |
1 |
1 |
0x4E |
|
入力定義
- アドレスの範囲から、8連結まで可能ですが、今回は4連結を限界とします
- 増設する場合はグローバル変数を修正してください
- 入力出力の割り当ては、8ビット単位で行います
- I2Cアドレスは、配列に代入します ４個設定できます
- 未実装のテーブルには、ゼロを必ず代入してください
- アドレスゼロを未定義として、エラー判定しています
- 入出力データは uint8_t の配列で処理しています
- 0-7 の 8ブロックを扱います
入力関数のコード
- 関数は、LPC812とLPC11U35 で共通のヘッダーファイル lpc_kyo.h にあります
// MPC32017 全入力初期設定
void MCP23017_inp_init(uint8_t prm_bnk)
{
// prm_bnk 0-7
uint8_t buf_max = 16;
char snd_buf[16+2];
char rcv_buf[16+2];
uint32_t i2c_err;
uint8_t i2c_add;
if(Exp_23017_dat_max-1 < prm_bnk) return; // バンクオーバーフロー
i2c_add = Exp_23017_add_tbl[prm_bnk/2];
if(i2c_add == 0) return; // アドレス未定義
if((prm_bnk % 2) == 0)
{
snd_buf[0] = 0x00; // 入出力選択A
snd_buf[1] = 0xFF; // 全点入力
i2c_err = LPC_i2c_snd_rcv(i2c_add,2,0,snd_buf,rcv_buf,buf_max);
if(i2c_err != 0) LPC_i2c_msg("A POL SET",i2c_err);
//lpc812_i2c_snd(prm_i2c_add,2,"A POL SET");
snd_buf[0] = 0x0C; // 入力PULLUP
snd_buf[1] = 0xFF;
i2c_err = LPC_i2c_snd_rcv(i2c_add,2,0,snd_buf,rcv_buf,buf_max);
if(i2c_err != 0) LPC_i2c_msg("A PULLUP",i2c_err);
//lpc812_i2c_snd(prm_i2c_add,2,"A PULLUP");
}
else
{
snd_buf[0] = 0x01; // 入出力選択B
snd_buf[1] = 0xFF; // 全点入力
i2c_err = LPC_i2c_snd_rcv(i2c_add,2,0,snd_buf,rcv_buf,buf_max);
if(i2c_err != 0) LPC_i2c_msg("B POL SET",i2c_err);
//lpc812_i2c_snd(prm_i2c_add,2,"B POL SET");
snd_buf[0] = 0x0D; // 入力PULLUP
snd_buf[1] = 0xFF;
i2c_err = LPC_i2c_snd_rcv(i2c_add,2,0,snd_buf,rcv_buf,buf_max);
if(i2c_err != 0) LPC_i2c_msg("B PULLUP",i2c_err);
//lpc812_i2c_snd(prm_i2c_add,2,"B PULLUP");
}
}
// I/O エクスパンダ 全入力
void MCP23017_red(uint8_t prm_bnk)
{
uint8_t buf_max = 16;
char snd_buf[16+2];
char rcv_buf[16+2];
uint32_t i2c_err = 99;
uint8_t i2c_add;
// prm_bnk 0-7
if(Exp_23017_dat_max-1 < prm_bnk) return; // バンクオーバーフロー
i2c_add = Exp_23017_add_tbl[prm_bnk/2];
if(i2c_add == 0) return; // アドレス未定義
Exp_23017_dat[prm_bnk] = 0; // 初期化
if((prm_bnk % 2) == 0)
{
snd_buf[0] = 0x12;
snd_buf[1] = 0x00;
i2c_err = LPC_i2c_snd_rcv(i2c_add,1,1,snd_buf,rcv_buf,buf_max);
}
else
{
snd_buf[0] = 0x13;
snd_buf[1] = 0x00;
i2c_err = LPC_i2c_snd_rcv(i2c_add,1,1,snd_buf,rcv_buf,buf_max);
}
if(i2c_err == 0)
Exp_23017_dat[prm_bnk] = (~rcv_buf[0]) & 0xFF;
else
LPC_i2c_msg("A INPUT",i2c_err);
}
//////////////////////////////////////
// バンク単位のビット判定 (入力)
//////////////////////////////////////
uint8_t MCP23017_bit_chk(
uint8_t prm_bnk, // 0-7
uint8_t prm_chk_bit) // 0-7
{
uint32_t chk_dat = (1<<prm_chk_bit);
if((Exp_23017_dat[prm_bnk] & chk_dat) == chk_dat) return(1); else return(0);
}
プロジェクトの説明、入力テスト
- 自動変数を追加します
- アドレステーブルを代入します
uint8_t old_dat[8+1];
uint8_t i;
// 誤動作防止のため、実装されていないバンクはアドレスゼロ設定必要
Exp_23017_add_tbl[0] = 0x40;
Exp_23017_add_tbl[1] = 0;
Exp_23017_add_tbl[2] = 0;
Exp_23017_add_tbl[3] = 0;
- 0バンク 1バンク を入力に設定します
- 変化検出のための、前回値を初期化します
// 16ビットすべて入力に設定する
MCP23017_inp_init(0); // バンク単位入力設定
MCP23017_inp_init(1); // バンク単位入力設定
// 前回データの更新
MCP23017_red(0); old_dat[0] = Exp_23017_dat[0];
MCP23017_red(1); old_dat[1] = Exp_23017_dat[1];
MCP23017_red(0); // バンク0 読み込み
MCP23017_red(1); // バンク1 読み込み
if(old_dat[0] != Exp_23017_dat[0] || old_dat[1] != Exp_23017_dat[1])
{
// 変化がありました
UART_puts("PA (");
for(i=0;i<8;i++) UART_msg_dec("",MCP23017_bit_chk(0,i)," ");
UART_puts(") PB (");
for(i=0;i<8;i++) UART_msg_dec("",MCP23017_bit_chk(1,i)," ");
UART_puts(")\r\n");
// 前回値更新
old_dat[0] = Exp_23017_dat[0];
old_dat[1] = Exp_23017_dat[1];
}
実験結果
- PIOの増設は、このＩＣ一択ですね
- プルアップは内蔵されているし、配線もシンプルです
- チャタリング対策も内蔵されているようで、発生しません
処理速度を測ります
- 0.83 msecでした
