GPIOエクスパンダー
GPIOエクスパンダーは、設計者にマイクロプロセッサ (MPU) またはマイクロコントローラ (MCU) システムに追加の入力と出力 (I/O) を実装する機能を提供するデバイスです。MPUまたはMCUのI/O要件を削減する効率的なデータ バス インターフェイスを備えています。これは通常、SPIやI2Cなどの同期シリアル インターフェイスです。これにより、設計者は、使用しているプロセッサ デバイスで利用可能なI/Oよりも多くのI/Oをシステムに組み込むことができます。また、I/Oをシステム上のプロセッサとは異なる場所に物理的に配置できるため、PCBレイアウトが容易になり、信号の整合性が向上します。
0in 0.05in 0.0001pt 5pt;">通常、データ ラインが少ないため、シリアル ポート インターフェイスが選択されます。SPIには4つのデータ ラインがあり、I2Cには2つのデータ ラインがあります。I/Oエクスパンダーには通常8個を超えるI/Oポートがあるため、マイクロプロセッサだけでも純I/Oゲインが得られます。さらにI/Oエクスパンダーを追加すると、通常は同じバスを利用できるため、システムはエクスパンダーを使用することで得られるI/Oを増やすことができます。エクスパンダーは、シリアル データ ストリームを使用してデバイス内部のレジスタに書き込みおよび読み取りを行うソフトウェア ドライバーによって制御されます。多くの場合、エクスパンダーは、信号変更イベントが発生したときにプロセッサに通知するための構成可能な割り込み信号を生成できます。 GPIOエクスパンダーのもう1つの利点は、通常、MPUまたはMCUのI/Oよりも高い駆動能力を備えていることです。これにより、LEDなどの高負荷デバイスを駆動できるようになります。このようなデバイスの入力は、プロセッサよりも高いレベルの静電放電 (ESD) 保護を備えており、はるかに高い電圧許容範囲をサポートする場合もあります。一部のI/Oエクスパンダーには、キーボードの不具合を除去するためのキー デバウンス回路が統合されており、キーパッド アレイ上のキーの押下を評価するためのキーボード スキャン アルゴリズムも組み込まれている場合があります。より特殊な用途のI/Oエクスパンダーは、アプリケーションに適したシリアル インターフェイスとともに利用できます。たとえば、自動車のI/Oエクスパンダーには、シリアルCANバス インターフェイスが搭載されている傾向があります。パラレルGPIOデバイスが存在し、メモリ マップされた周辺機器としてパラレル アドレス バスとデータ バス上に配置するように設計されています。これらは通常、最大24個以上のポートという高いI/O拡張数を備えています。これらは、より高速なI/Oアクセスが必要な場合、またはシリアル ポートが利用できない場合にMPUシステムで使用されます。 続きを読む 続きを読む
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