初学者
10 分钟

使用MCP23S17和PIC18LF45K22实现通用I/O扩展

即插即用,扩展:用端口扩展器重新定义连接性!

EXPAND Click with EasyPIC v8

已发布 6月 24, 2024

点击板

EXPAND Click

开发板

EasyPIC v8

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC18LF45K22

扩展您项目的输入和输出功能,无需复杂的布线或硬件修改。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Expand Click 基于 Microchip 的 MCP23S17,这是一款带有串行接口的 16 位通用并行 I/O 扩展器。MCP23S17 包含多个 8 位配置寄存器,用于输入、输出和极性选择。主控 MCU 可通过编写 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保存在相应的输入或输出寄存器中。当需要额外的 I/O 时,此端口扩展器代表一种简单的解决方案,同时保持最少的互连。该 Click 板™通过标准的 4 线 SPI 串行接口与 MCU 通信,最大频率为 10MHz。

MCP23S17 有一个 7 位从地址,前四个最高有效位(MSB)固定为 0100。地址引脚 A0、A1 和 A2 由用户编程,决定从地址的最后三个最低有效位(LSB)的值,可以通过定位板上标有 HARDWARE ADDRESS SEL 的 SMD 跳线到适当位置(标记为 1 或 0)来选择。这样,MCP23S17 提供了在单个主控 MCU 上使用更多 Extend Clicks 的机会。此外,它还具有中断功能,路由到 mikroBUS™ 插座的 INT 引脚,向主控制器指示输入状态已改变,以及通用复位

功能。MCP23S17 上的两个中断引脚可以与各自的端口关联,或逻辑地 OR 起来,这样如果任一端口引发中断,两个引脚都会激活。可以通过定位板上标有 J4 的 SMD 跳线到适当位置来选择所需的中断端口。此 Click 板™可以通过 PWR SEL 跳线选择使用 3.3V 或 5V 逻辑电压水平运行。这样,3.3V 和 5V 兼容的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外,这个 Click 板™ 配备了一个库,其中包含易于使用的功能和示例代码,可以用于进一步开发。

EXPAND Click hardware overview image

功能概述

开发板

EasyPIC v8 是一款专为快速开发嵌入式应用的需求而特别设计的开发板。它支持许多高引脚计数的8位PIC微控制器,来自Microchip,无论它们的引脚数量如何,并且具有一系列独特功能,例如首次集成的调试器/程序员。开发板布局合理,设计周到,使得最终用户可以在一个地方找到所有必要的元素,如开关、按钮、指示灯、连接器等。得益于创新的制造技术,EasyPIC v8 提供了流畅而沉浸式的工作体验,允许在任何情况下、任何地方、任何时候都能访问。

EasyPIC v8 开发板的每个部分都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。除了先进的集成CODEGRIP程 序/调试模块,该模块提供许多有价值的编程/调试选项和与Mikroe软件环境的无缝集成外,该板还包括一个干净且调节过的开发板电源供应模块。它可以使用广泛的外部电源,包括电池、外部12V电源供应和通过USB Type-C(USB-C)连接器的电源。通信选项如USB-UART、USB DEVICE和CAN也包括在内,包括 广受好评的mikroBUS™标准、两种显示选项(图形和

基于字符的LCD)和几种不同的DIP插座。这些插座覆盖了从最小的只有八个至四十个引脚的8位PIC MCU的广泛范围。EasyPIC v8 是Mikroe快速开发生态系统的一个组成部分。它由Mikroe软件工具原生支持,得益于大量不同的Click板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作和开发的许多方面。

EasyPIC v8 horizontal image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

PIC18LF45K22

建筑

PIC

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

40

RAM (字节)

1536

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
RE1
RST
SPI Chip Select
RE0
CS
SPI Clock
RC3
SCK
SPI Data OUT
RC4
MISO
SPI Data IN
RC5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
RB0
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

EXPAND Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

EasyPIC v8 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以EasyPIC v8作为您的开发板开始。

EasyPIC v8 front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
MCU DIP 40 hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
EasyPIC v8 Access DIPMB 1 - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
NECTO Compiler Selection Step Image hardware assembly
NECTO Output Selection Step Image hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Necto DIP image step 7 hardware assembly
Necto image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto PreFlash Image hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

此库包含 EXPAND Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • expand_set_direction_port_a - 设置扩展器 PORTA 方向的功能

  • expand_write_port_a - 向 PORTA 的寄存器写入一个字节数据的功能

  • expand_reset - 重置功能

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * \file 
 * \brief Expand Click example
 * 
 * # Description
 * This applicatioin use for expansion I/O lines.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initialization driver enable's - GPIO,
 * reset MCP23S17 chip, set PORTA to be output and PORTB to be input,
 * set default configuration and start write log.
 * 
 * ## Application Task  
 * This is a example which demonstrates the use of Expand Click board.
 * Expand Click communicates with register via SPI protocol by write and read from register,
 * set configuration and state and read configuration and state.
 * Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 * All data logs on usb uart for aproximetly every 500 ms.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "expand.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static expand_t expand;
static log_t logger;

static uint8_t port_status;
static uint8_t position;
static uint16_t pin_position;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    expand_cfg_t cfg;

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, "---- Application Init ----" );

    //  Click initialization.

    expand_cfg_setup( &cfg );
    EXPAND_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    expand_init( &expand, &cfg );
    
    expand_default_configuration( &expand, EXPAND_SPI_MODULE_POSITION_0 );

    expand_set_direction_port_a( &expand, EXPAND_SPI_MODULE_POSITION_0, EXPAND_PORT_DIRECTION_OUTPUT );
    
    expand_set_direction_port_b( &expand, EXPAND_SPI_MODULE_POSITION_0, EXPAND_PORT_DIRECTION_INPUT );
    
    expand_set_pull_ups_port_b( &expand, EXPAND_SPI_MODULE_POSITION_0, 0xFF );
}

void application_task ( void )
{
    pin_position = 1;

    for ( position = 0; position < 8; position++ )
    {
        expand_write_port_a( &expand, EXPAND_SPI_MODULE_POSITION_0, pin_position );
        log_printf( &logger, " PA%d set\r\n", (uint16_t) position );

        port_status = expand_read_port_b( &expand, EXPAND_SPI_MODULE_POSITION_0 );

        log_printf( &logger, " Status PB (input) : %d  \r\n", (uint16_t) port_status );
        log_printf( &logger, "----------------\r\n" );
        
        pin_position <<= 1;

        Delay_ms( 500 );
    }
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}


// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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