Une extension GPIO est un dispositif qui permet au concepteur de mettre en œuvre des entrées et sorties (E/S) supplémentaires sur un système de microprocesseur (MPU) ou de microcontrôleur (MCU). Leur interface efficace de bus de données permet de réduire les contraintes d'E/S du MPU ou du MCU. Il s'agit généralement une interface série synchrone de type SPI ou I²C. Le concepteur a ainsi la possibilité d'augmenter le nombre d'E/S disponibles sur le dispositif à processeur qu'il utilise. Ces extensions permettent également de localiser physiquement les E/S sur un système à un autre emplacement que le processeur, ce qui facilite l'agencement des circuits imprimés et améliore l'intégrité du signal.

 

Les interfaces à port série sont généralement sélectionnées parce qu'elles présentent peu de lignes de données. L'interface SPI a quatre lignes de données et l'interface I²C en a deux. L'extension d'E/S compte généralement plus de huit ports d'E/S. C'est pourquoi l'avantage en termes d'E/S est net rien que sur le microprocesseur. En général, l'ajout d'autres extensions d'E/S n'empêche pas d'utiliser le même bus. Ainsi, le système gagne en E/S. Ces extensions sont contrôlées par un pilote logiciel qui écrit et lit dans les registres internes au dispositif avec le flux de données en série. Dans de nombreux cas, l'extension peut générer des signaux d'interruption configurables afin d'indiquer au processeur toute modification du signal.

 

Un autre avantage de l'extension GPIO est qu'elle offre généralement des capacités d'entraînement plus élevées que celles de l'E/S sur un MPU ou un MCU. Ceci leur permet de contrôler des dispositifs à charge plus élevée, des DEL par exemple. Les entrées de ces dispositifs peuvent également présenter des niveaux plus élevés de protection ESD (décharge électrostatique) que les processeurs et prendre en charge une tolérance de tension beaucoup plus élevée. Certaines extensions d'E/S intègrent des circuits clés anti-rebond afin d'éliminer les accrochages des claviers et, parfois, un algorithme d'analyse du clavier pour évaluer les touches utilisées sur les rangs de claviers. Des extensions d'E/S à applications plus spécifiques sont disponibles avec des interfaces série adaptées à ces applications. Par exemple, les extensions d'E/S automobiles ont tendance à être dotées d'interfaces série de bus CAN. Les dispositifs GPIO en parallèle existent et sont conçus pour être disposés sur une adresse parallèle et des bus de données sous forme de périphériques à mémoire mappée. Ceux-ci ont généralement un nombre élevé d'extensions d'E/S, jusqu'à 24 ports ou plus. Ils sont utilisés dans les systèmes MPU lorsqu'un accès à des E/S à vitesse plus élevée est nécessaire ou lorsqu'aucun port série n'est disponible.