Un potenciador GPIO es un dispositivo que le ofrece al diseñador la capacidad de implementar entradas y salidas adicionales (E/S) en un sistema de microprocesador (MPU) o microcontrolador (MCU). Tienen una interfaz de bus de datos eficiente para reducir los requisitos de E/S de MPU o MCU. Normalmente corresponde a una interfaz en serie síncrona como SPI o I²C. Estos permiten que un diseñador incorpore más E/S a un sistema que lo que está disponible en el dispositivo procesador que utiliza. También permiten que E/S se encuentre físicamente ubicado en un sistema en una ubicación distinta del procesador, lo que facilita el diseño de PCB y mejora la integridad de la señal.

 

Las interfaces de puerto en serie suelen seleccionarse porque tienen pocas líneas de datos. SPI tiene cuatro líneas de datos e I²C tiene dos. Dado que el potenciador de E/S en general tiene más de ocho puertos de E/S, existe una ganancia neta de E/S solo en el microprocesador. La incorporación de más potenciadores de E/S en general puede utilizar el mismo bus, lo que permite que el sistema aumente la E/S obtenida al usarlos. Los potenciadores son controlados por un controlador de software de lectura y escritura a partir de registros internos del dispositivo con el flujo de datos en serie. En muchos casos, el potenciador puede generar señales de interrupción configurables para indicarle al procesador cuándo se ha producido un evento de cambio de señal.

 

Otro beneficio de un potenciador GPIO es que suelen tener una capacidad del disco superior que la E/S en un MPU o MCU. Esto les puede permitir accionar dispositivos de carga superior como LED. Las entradas de dichos dispositivos también pueden tener mayores niveles de protección de descarga electrostática (ESD) que los procesadores, y pueden soportar tolerancias de tensión mucho mayores. Algunos potenciadores de E/S integran circuitos claves de supresión de rebotes para eliminar problemas en los teclados, y también pueden incorporar un algoritmo de análisis de teclado para evaluar pulsaciones de teclas en arreglos de teclado. Los potenciadores de E/S para fines más especializados están disponibles con interfaces en serie que se ajustan a la aplicación. Por ejemplo, los potenciadores de E/S para automóviles tienden a tener interfaces en serie de bus CAN. Existen dispositivos GPIO paralelos y están diseñados para situarse en una dirección paralela y buses de datos como periféricos asignados en memoria. En general tienen números de expansión de E/S altos de hasta 24 puertos o más. Se utilizan en sistemas MPU cuando es posible que se requiera acceso de E/S de mayor velocidad, o cuando un puerto serial no está disponible.