2025 Make Blocks阶段2 - 用PCF8574实现I2C扩展IO口

内容介绍

任务功能介绍

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

本次实现的I2C的IO口扩展，使用PCF8574，来实现我们的功能。

查看手册可以知道，我们的器件其中的IO口拥有八个可以完成任务要求。

其中尺寸的要求我们使用小尺寸的封装0603来节约我们的面积。

设计思路

在设计的时候，在考虑使用的面积尽量小，就将其中的8个IO，分为俩部分，俩个排针分别4pin,大大节约我们的面积，在设计的时候也设计为IO口为俩俩一对.例如0.1是输出则2.3则是输入，来实现我们的小封装的要求，如果真的需要很多IO口使用，我们就将剩下的IO口也焊接出来。

设计框图的实现是基于手册中的参考建议复刻出来。

模块设计思路

在原理图设计的时候，通过将其中的8个IO口引出，在其中添加一个LED，来确认是否能正常驱动调试，然后将IO划分为4IO输出，4IO输入

PCB设计的时候，通过信号线联俄籍。通过左右IO排布来设计，如果需要更多IO口就将下面IO口焊接使用，如果使用不到，可以暂时不焊接，节省PCB的排布资源。

模块打板

在得捷上购买的主控很快就到手了，板子打过来就立马焊接完成。

效果图如下。

为了小封装，一边是I2C的接口实现，一边是引出2*2的输入输出IO口来配置，因为输入引脚需要添加上拉电阻，在设计的时候，就将其中分别错开来设计，将一半的引脚先不焊接，假如后面开发IO真的不够用，就将其中焊接上，为了扩展使用，在简单使用就可以剩下一些引脚占用。

设计流程框图

调试代码

本次实现就是将我们第一次和第二期的结合，测试我们的IO点亮小灯，通过I2C的方式实现。

根据手册我们可以知道，其中的I2C的地址，A1A2A3，其中都是GND。

我们写I2C地址是70，就将其中设置为我们写地址的相关函数。

软件代码

其中使用stm32cubemx生成我们的I2C接口配置。

#define PCF8574A_ADDR 0x70  
void PCF8574A_SetP7Low_Direct(void) {
    uint8_t data = 0x7F;  
    HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, PCF8574A_ADDR, &data, 1, 100);
}
void PCF8574A_SetP7Higt_Direct(void) {
    uint8_t data = 0xFF;  
    HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, PCF8574A_ADDR, &data, 1, 100);
}

主循环

while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
		PCF8574A_SetP7Higt_Direct();
		HAL_Delay(1000);
		PCF8574A_SetP7Low_Direct();
		HAL_Delay(1000);
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

实现的效果是接上LED灯1ms在闪烁，其中LED正极接电源，负极接P7，通过其中IO的配置，来实现我们的电平的修改。

效果图展示

高电平的情况下我们的小灯灭

在低电平的情况下我们的小灯导通

心得体会

本次也是对自己的一次突破，也是将自己画好的俩个板子，联动调试，实现我们点亮小灯的测试，也在我们学习原理图的基础上，增加了自己动手实践的机会，感谢这次的活动。