任务介绍

设计一款通过I2C扩展IO的模块

1. 使用2.54mm间距的连接器
2. 板卡尺寸：小于40mmx40mm
3. 输入信号：I2C
4. 输出信号：至少8根数字I/O
5. 包含电源：+5V、+3.3V、GND

模块介绍

根据任务要求本次我选用的是：TCA9539PWR是一款德州仪器（Texas Instruments）生产的I2C接口I/O扩展器，具有16个可配置的I/O引脚。它被封装在一个小型封装中，通常用于需要额外I/O引脚的应用中。以下是有关该器件的引脚功能简介：

1. VCC: 电源引脚。通常连接到1.65V至5.5V的电源。
2. GND: 地引脚。
3. SCL: I2C时钟引脚。该引脚用来接收来自I2C主控的时钟信号。
4. SDA: I2C数据引脚。双向数据传输在此引脚进行。
5. /INT: 中断输出引脚。当输入状态发生变化时，该引脚会被拉低，通知主控。
6. /RESET: 复位引脚。低电平有效，用于复位I/O扩展器。
7. A0, A1, A2: 地址选择引脚。用于配置设备的I2C地址。这些引脚使得同一I2C总线上可以使用多达8个TCA9539器件，而不会发生地址冲突。
8. P00-P07: 0组I/O端口引脚（P0口）。这些引脚可以配置为输入或输出。
9. P10-P17: 1组I/O端口引脚（P1口）。同样可以配置为输入或输出。

具体功能和配置还可以根据应用要求，通过软件设置在这些I/O上实现输入、输出或者中断的用途。通常，通过I2C命令可以设置每个端口的方向、输出状态和输入状态，详细配置可以参考器件的数据手册。

TCA9539PWR芯片DigiKey链接：TCA9539PWR Texas Instruments | 集成电路（IC） | DigiKey

原理图和PCB模块介绍

原理图

PCB

3D效果图

主要性能指标

• 类型: I/O 扩展器
• 接口类型: I2C
• I/O 引脚数量: 16
• 供电电压范围: 1.65V 至 5.5V
• I/O 端口电平: 由供电电压决定，支持1.8V、3.3V和5V逻辑电平
• 开漏中断输出: 支持
• 输入漏电流: 最大1 µA
• 输出驱动电流: 50 mA
• 工作温度范围: -40°C 至 85°C
• 封装类型: TSSOP-24

管脚定义

以下是 TCA9539PWR 的管脚定义:

1. P0_0: I/O 端口 0 bit 0
2. P0_1: I/O 端口 0 bit 1
3. P0_2: I/O 端口 0 bit 2
4. P0_3: I/O 端口 0 bit 3
5. P0_4: I/O 端口 0 bit 4
6. P0_5: I/O 端口 0 bit 5
7. P0_6: I/O 端口 0 bit 6
8. P0_7: I/O 端口 0 bit 7
9. VCC: 电源
10. P1_0: I/O 端口 1 bit 0
11. P1_1: I/O 端口 1 bit 1
12. P1_2: I/O 端口 1 bit 2
13. P1_3: I/O 端口 1 bit 3
14. P1_4: I/O 端口 1 bit 4
15. P1_5: I/O 端口 1 bit 5
16. P1_6: I/O 端口 1 bit 6
17. P1_7: I/O 端口 1 bit 7
18. INT: 中断输出
19. SCL: I2C 时钟
20. SDA: I2C 数据
21. A0: 地址选择 0
22. A1: 地址选择 1
23. A2: 地址选择 2
24. GND: 地

eZ-PLM上新建物料和项目的截图

项目图

物料图

心得体会

这是我第一次参加电子森林活动，此次学习到Kicad的使用，通过这个软件创建了一个属于自己的I2C转IO口的实例，让我在此次活动中受益匪浅，感谢此次活动。