单片机 STM32 HAL IO扩展 PCA9555

描述
这个用于两线双向总线（I 2 C）的16位扩展器设计用于2.3V至5.5VV CC 运行。通过I 2 C接口[串行时钟（SCL），串行数据（SDA）]，它为大多数微控制器系列产品提供通用远程I /O扩展。

PCA9555由两个8位配置（输入或输出选择），输入端口，输出端口和极性反转（高电平有效或低电平有效运行）寄存器组成。在加电时，I /O被配置为输入。系统主控制器可以通过写入I /O配置位将I /O启动为输入或输出。每一个输入或者输出的数据被保存在相应的输入或者输出寄存器内。输入端口寄存器的极性可借助极性反转寄存器进行转换。所有寄存器都可由系统主控器读取。

特性
1μA低待机电流消耗（最大值）
I 2 C至并行端口扩展器
开漏电路低电平有效中断输出
可耐受5V电压的I /O端口
兼容大多数微控制器
li>400kHz快速I 2 C总线
针对多达8个器件使用的3个硬件地址引脚寻址
极性反转寄存器
具有最大高电流驱动能力的锁存输出，可用于直接驱动LED
闩锁性能超出JESD 78 II类规范要求的100mA
< li>静电放电（ESD）保护性能超过JESD 22规范的要求
2000V人体放电模型（A114-A）
200V机器模型（A115-A）
< li> 1000V充电器件模型（C101）

端口扩展芯片 PCA9555重新上电后，配置会恢复到默认值，P0.0引脚默认是输入状态。
在加电时，I/O 被配置为输入。系统主控制器可以通过写入 I/O 配置位将 I/O 启动为输入或输出。每一个输入或者输出的数据被保存在相应的输入或者输出寄存器内。

PCA9555，将8个寄存器分为四个寄存器组，即每组2个寄存器，这样可以联系写两个数据，第二个数据指的是REG_ADDR的下一个寄存器，而且也指出了，没有限制非要写两个数据，可以写一个之后主机立马发送停止位，这样相当于只写了一位数据，这种的状态机就比较复杂一些。

再针对时序进行分析，如下是写的时序，一共有两种command，一种是将数据作为并行端口输出，一种是将相应的寄存器写入到相应的配置中去，分别解释

1、写从机地址，从机应答，写COMMAND指出要开始转换数据，从机应答，写PORT0的数据，从机应答，并开始转换，写PORT1的数据，从机应答，并开始转换，其中转换时间位Tpv，主机发送结束

2、写从机地址，从机应答，写COMMADN指出要写配置寄存器，从机应答，写配置寄存器数据，从机应答，写下一个配置寄存器的数据，从机应答，主机发送结束

#include "pca9555.h"
/******************
笔记：pca9555.pdf
1、P17-控制寄存器和命令字节
2、P17-特性：如果之前有发送命令地址，则读数据命令，会从上个地址顺延，并读取数据。直到发送了新的命令地址。
3、P10-通讯过程：IIC启动-->发送器件识别地址1byte(0bit=R1/W0)-->ACK-->发送器件寄存器地址-->ACK-->[读数据/写数据]1byte
*******************/
U_INPUT   EX_IN;
U_OUTPUT  EX_OUT;/******************************
函数名：PCA9555Init
功  能：初始化器件两组IO口的引脚功能
形  参：PIN--器件信息结构体
返回值：
备  注：
*******************************/
IIC_STATUS PCA9555Init(const IIC_PIN *PIN)
{IIC_STATUS status;IIC_Init(PIN);IIC_Start(PIN);IIC_WriteByte(PIN, PIN->ADDR);             //发送器件识别地址+写status = IIC_Wait_ACK(PIN);
//  IIC_WriteByte(PIN, PCA9555_REG_POL0);
//  status |= IIC_Wait_ACK(PIN);
//  IIC_WriteByte(PIN, PCA9555_POLARITY0);
//  status |= IIC_Wait_ACK(PIN);
//  IIC_WriteByte(PIN, PCA9555_POLARITY1);
//  status |= IIC_Wait_ACK(PIN);IIC_WriteByte(PIN, PCA9555_REG_CFG0);     //寄存器地址写入(配置PIN脚为输入或输出)status |= IIC_Wait_ACK(PIN);IIC_WriteByte(PIN, PCA9555_DERECTION0);   //设置IO0的0-7引脚全部为输入模式，因为与拨码器连接，作为IPADDR使用。status |= IIC_Wait_ACK(PIN);IIC_WriteByte(PIN, PCA9555_DERECTION1);   //设置IO1的0-3引脚为输入，4-7为引脚为输出。status |= IIC_Wait_ACK(PIN);IIC_Stop(PIN);if(status)return(IIC_WRITE_ERR);elsereturn(IIC_OK);
}/******************************
函数名：PCA9555GetPin
功  能：从器件读取引脚状态
形  参：PIN--器件信息结构体 pin--存放引脚状态结构体
返回值：
备  注：
*******************************/
IIC_STATUS PCA9555GetPin(const IIC_PIN *PIN, U_INPUT *pin)
{uint8_t ch[2];IIC_STATUS status;IIC_Start(PIN);IIC_WriteByte(PIN, PIN->ADDR);              //发送器件地址+写命令status = IIC_Wait_ACK(PIN);IIC_WriteByte(PIN, PCA9555_REG_IN0);        //发送器件寄存器地址--0x00--输入寄存器0地址status |= IIC_Wait_ACK(PIN);IIC_Start(PIN);IIC_WriteByte(PIN, PIN->ADDR | 0x01);       //发送器件地址+读命令status |= IIC_Wait_ACK(PIN);IIC_ReadByte(PIN, &ch[0]);                  //读取[输入寄存器0]的数据IIC_ACK(PIN);IIC_ReadByte(PIN, &ch[1]);                  //读取[输入寄存器1]的数据(特性：地址自动顺延)IIC_NACK(PIN);IIC_Stop(PIN);if(status)return (IIC_READ_ERR);else{pin->input[0] = ch[0];pin->input[1] = ch[1];return (IIC_OK);}
}/******************************
函数名：PCA9555SetPin
功  能：设置器件的扩展IO口电平状态
形  参：PIN--器件信息结构体   pout--存放引脚状态结构体
返回值：
备  注：设置的值，只对之前配置为输出模式的引脚有效，输入模式的引脚无效。
*******************************/
IIC_STATUS PCA9555SetPin(const IIC_PIN *PIN, const U_OUTPUT *pout)
{IIC_STATUS status;IIC_Start(PIN);IIC_WriteByte(PIN, PIN->ADDR);status = IIC_Wait_ACK(PIN);IIC_WriteByte(PIN, PCA9555_REG_OUT0);status |= IIC_Wait_ACK(PIN);IIC_WriteByte(PIN, pout->output[0]);status |= IIC_Wait_ACK(PIN);IIC_WriteByte(PIN, pout->output[1]);status |= IIC_Wait_ACK(PIN);IIC_Stop(PIN);osDelay(10);if(status)return (IIC_WRITE_ERR);elsereturn (IIC_OK);
}

#ifndef __PCA9555_HEAD_
#define __PCA9555_HEAD_#include "stdio.h"
#include "stdint.h"
#include "string.h"
#include "cmsis_os.h"
#include "hal_iic.h"/********************* 个人自定义PAC9555的寄存器参数值***********************/
#define PCA9555_POLARITY0               0x00                                    //极性反转值0(0不反转 1反转,PIN脚为输入时有效,)
#define PCA9555_POLARITY1               0x00                                    //极性反转值1
#define PCA9555_DERECTION0          0xFF                                    //方向配置值0 (0输出 1输入)
#define PCA9555_DERECTION1          0x0F                                    //方向配置值1  高4位输出脚，低四位输入脚/********************* 定义PAC9555的寄存器地址 ***********************/
#define PCA9555_REG_IN0                 0x00                                    //输入寄存器0地址
#define PCA9555_REG_IN1                 0x01                                    //输入寄存器1地址
#define PCA9555_REG_OUT0                0x02                                    //输出寄存器0地址
#define PCA9555_REG_OUT1                0x03                                    //输出寄存器1地址
#define PCA9555_REG_POL0                0x04                                    //极性反转寄存器0地址(PIN脚为输入时有效)
#define PCA9555_REG_POL1                0x05                                    //极性反转寄存器1地址
#define PCA9555_REG_CFG0                0x06                                    //方向配置寄存器0地址
#define PCA9555_REG_CFG1                0x07                                    //方向配置寄存器1地址typedef struct{GPIO_TypeDef* port;uint16_t      pin;
}T_GPIO_TYPE;/*存放PCA9555扩展口的引脚电平状态*/
typedef union{uint8_t  input[2];uint16_t data;
}U_INPUT;/*需要对PCA9555扩展口的输出引脚设置电平信息*/
typedef union{uint8_t  output[2];uint16_t data;
}U_OUTPUT;extern U_INPUT    EX_IN;
extern U_OUTPUT EX_OUT;
IIC_STATUS PCA9555Init(const IIC_PIN *PIN);
IIC_STATUS PCA9555GetPin(const IIC_PIN *PIN,U_INPUT *pin);
IIC_STATUS PCA9555SetPin(const IIC_PIN *PIN,const U_OUTPUT *pout);#endif

pca9555.pdf

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