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数字I / O扩展

如何使用数字I / O串行技术展开您的接口。

你可能在这里，因为你已经用完了I / O引脚。奇迹：

1. 也许你只剩下一个引脚未使用，需要添加更多 functions.
2. 您需要的I / O远远超过您的引脚数量 microcontroller.
3. 您需要一个高速并行端口，但有一个小于所需的 可用的平行引脚。
4. 您需要添加数百个温度传感器并希望仅使用一个 microcontroller.
5. 你真的不'要在现有的情况下促进大量的新电线 design.

使用单线，SPI或I2Cnba竞猜可以解决这些问题。

为PIN限制系统添加更多功能的方法是使用串行 沟通。只要您至少有一个引脚，都没有 lost.

有几种方法，每个方法都有不同的权衡。这是一个列表 可能的方法，按照所需的销数（不包括地）， 但不是任何其他特定的重要性顺序。

类型	电线
跳到部分 spi.	3-4
跳转到部分： I2C	2
跳转到部分： 达拉斯1电线	1
跳转到部分： 串行到 parallel	3
跳转到部分： 平行线 to serial	3
跳转到部分： 约翰逊柜台	2
跳转到部分： RS232	1

数字I / O扩展： Dallas 1 wire

这是由达拉斯半导体创建的专有通信系统 (part of Maxim www.maxim-ic.com.）。每个nba竞猜都有一个独特的激光器刻 地址蚀刻到其中，以便您可以将多个nba竞猜放在同一电线上 network.

它使用单个I / O引脚（作为ABUS Master）来控制所有从nba竞猜 附加到I / O引脚和所有nba竞猜都可以由I / O引脚提供支持！ 这些nba竞猜可以是10多米的雏菊。


您可以使用的典型nba竞猜包括：

nba竞猜	描述
DS18B20.	一个受欢迎的温度计（非常准确）
DS2408	8通道可寻址开关;输入和输出& latch.
DS2413	交换机 （打开 并关闭开漏晶体管28V Max）.
DS2433	4K位EEPROM.
DS2450	Quad ADC转换器
DS2423	柜台与4kbit RAM
DS28E04-100	4kbit EEPROM和DUAL IO
DS2417	实时时钟
DS2890	数字锅

注意这不是完整列表 - 有很多nba竞猜！

虽然您可能认为1个线系统仅限于长距离 控制和测量您可以在单板内使用它，您可以使用它 同一线控网络上的100多个nba竞猜。

有关如何使用它的更多信息 DS18B20. 项目还讨论寄生模式和 当要求太多的电源时，如何确保网络不会下降 lots of devices.

数字I / O 扩张：约翰逊柜台

一芯片我喜欢用于非常简单的I / O扩展是74HC4017原创 CMOS版本，但也有HCT等。它是Johnson柜台 顺序地打开10个输出中的一个。所有你需要开车它是两个 控制复位和时钟。它没有大量的输出电流驱动器 您可能需要晶体管提供更多电流。

它是一种用于复用七个段显示器的有用芯片。

频率计数器项目 这里 使用4017顺序 跳过8倍七个段显示器的每个8位数。

数字I / O扩展：串行 平行/平行于串行芯片

您可以使用离散芯片 74HC595. （串行和8位并行出） and 75HC165. （8位平行于和 序列）。每种类型所需的只是3个控件：

1. 锁存（获取或设置稳定数据）。
2. 重启。
3. 钟。

这两个nba竞猜在简单移位寄存器上的优点例如。是4094是 锁存控制信号从内部移位寄存器加载数据 the outputs. 

这将输出信号（595）与移位寄存器分开，以便您可以 设置所有串行数据，将其计时到nba竞猜中而不更换 输出。当您准备好将数据锁定到输出时 锁存控制信号。

这可确保数据永远不会改变，直到您已准备好以便更改 并且与串行nba竞猜的并行操作发生类似的操作。

注意：您可以轻松级联这些nba竞猜 使用相同的控件提供更多I / O.

您可以在595上找到更多信息 这里.

数字I / O扩展：I2C

这是仅使用更灵活的接口方式之一 两个别针 而最重要的一点是 它在两个方向上都提供了数据传输 往返 从nba竞猜。 SPI协议确实如此 这以一种有限的方式。

您可以通过寻址方案将nba竞猜添加到总线限制〜120nba竞猜上 和每个nba竞猜增加总电容的电容。地址 固定为制造商和nba竞猜系列，有些有额外的引脚设置 较低的地址范围例如对于相同类型的额外串行EEPROM。

有关I2C的更多信息，请单击 这里.

I2Cnba竞猜	描述
PCF8574	8位I / O端口（廉价版JLC1562）。
MCP23017	16位可配置I / O具有中断。
MAX1036	Quad ADC转换器8bit。
PCF8591.	Quad ADC和1 DAC 8bit。
MAX5548	DAC 8bit。
SSD1306.	I2C或SPI OLED显示屏
DS1672	32位二进制计数器RTC。
DS1803	双数字锅（256个位置）。
DS1307	实时时钟。
DS1624	数字温度计和记忆。
BMP280	数字晴雨表（可配置为SPI）。

注意：有更多的i2c devices!

数字I / O扩展：SPI

这是使用4根电线的串行外设界面（如果仅发送数据，则为3 在一个方向上）。它基本上是一种基于移位寄存器的协议 - （因为 这样它可以快速运行）。有关SPI的更多信息，请单击 这里.

spi.nba竞猜	描述
MCP23S17	16位可配置I / O具有中断。
MAX7219	64个LED驱动器（可乘CascaDable）。
MAX7317	10位I / O扩展器（26MHz！）。
MAX1062	Quad ADC转换器14bit。
MAX5590	DAC 8通道10bit
SSD1306.	I2C或SPI OLED显示屏
AD8402	双数字锅256位置。
DS1307	实时时钟。
MAX6627	12位温度传感器。
BMP280	数字晴雨表（可作为i配置2C）。

注意：有更多的spi devices!

数字I / O扩展：RS232

也许是最不寻常的是自批量生后的RS232串行Comms方法 微控制器有一个内置串行模块，您可以使用它作为一个简单的模块 异步数据传输系统i.e.从一个微控制器的Chuck数据 另一个（或者如果你想要的话）。

为了一种方式，您只需要一个线串行输出（来自 将微观传输到串行输入（到接收微观）。你赢了't need 一个级别的翻译，如果您只需在同一个板上的两个芯片之间进行通信 因为它会在短距离内，你可以快速运行..

使用它的最佳方法是每个微控制器内置的UART，但 如果绝对必要，您可以使用软件版本。

您可以点击以下链接找到更多信息 RS232 和 用法.

I / O端口扩展：摘要和速度问题

spi.接口是最快的（>10MHz）但使用最多的别针而 I2C接口是中速（100khz-400khz） - 虽然有一个更快的MHz 模式 - 和RS232是最慢的。 RS232使用两个引脚进行通信 两个方向，但如果您只需要将数据传输到外围nba竞猜，那么您可以 use one pin.

数字I / O扩展器：速度

界面	需要针脚	可以在软件中创建	速度
spi.TM值	3-4（和地面）	是的（慢）	>10MHz
I2CTM值	2（和地面）	是的（慢）	100khz / 400kHz/ 1.7MHz
RS232	1（和地面）（对于单纯x）。	是的（慢）	50kHz
单线TM值	1（和地面）（用于双单纯x）	是的（无论如何慢）	〜100 Hz.

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spi.示例项目：

这是一个例子 Arduino^TM值 使用4线SPInba竞猜（MAX7219）的项目 数字I / O （实际上在这种情况下仅用于输出） 添加64个LED输出。此外，您可以级联多个MAX7219 DEVCIES for unlimited I/O.

在实践中，最大nba竞猜速度速度将取决于SPI的快速 界面转移，所需的LED输出变化率。

对于大量的显示，处理器需要更快 - 解决方法 像素以改变和何时等。（5 - 10）x 64 LED显示屏没有 problem.

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单线^TM值 Example Project:

这是一 example Arduino^TM值 使用one_wire的项目 ^TM值 协议（一根电线加上接地返回线 - 所以真的是2根电线 - 但仍然是 非常令人印象深刻）。它也运行 长 wires(10's of 米） - 您可以将电线对运行到花园中以录制温度 no power supply!

这是一个 DS18B20. 温度计准确到了 0.5°C在宽温度范围内。

nba竞猜可以从额外的电源线或寄生模式运行 在数据线的电力被解冻的地方，即，您只需要微电机 I / O引脚提供电源并控制它。

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