任务介绍

所选择的任务

设计一款通过I2C扩展IO的模块

任务要求

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
6. 主要器件：需在DigiKey官网上有货且正常售卖

模块介绍

根据任务要求，我选用PCA8575BS芯片实现了一款简单的数字外设IO扩展模块。此模块通过I2C总线扩展了16根数字IO，通过板上的AP2112K-3.3线性稳压器可以输出3.3V电压，还具有兼容SeeedXiao板卡的排针座，以及双排15P 2.54mm排针，排与排间距为22.86mm。模块上还有一对与Qwiic兼容的I2C专用的SH1.0-4P连接器，使连接其他设备或板卡更方便。该模块有LED显示控制，按键监测，中断触发等等广泛的运用场景。

PCA8575BS芯片DigiKey链接：https://www.digikey.cn/zh/products/detail/nxp-usa-inc/PCA8575BS-118/1770362

原理图和PCB模块介绍

原理图-1

整个电路分为4个部分，Core Unit是核心单元部分，包含PCA8575及其外围电路，I2C Bus Connectors包含2个I2C连接器，Xiao Socket & Pin Headers包含2个7P排母和2个15P排针，Power包含一个电源指示LED和3.3V线性稳压电路。

要通过I2C使用该模块，可以直接通过SeeedXiao的SDA，SCL管脚，或通过Qwiic线连接到主设备，也可以插在面包板上通过排针连接标注SDA，SCL的管脚。

PCB

该模块共有15x2个排针管脚，其中位于左侧的7x2个管脚与SeeedXiao板卡插座一一相连，右侧的8x2个管脚用于引出扩展的16个IO接口，分别为P[00..07]，P[10..17]。

模块正面有两个跳接焊点，JP4和JP5，均使用0603封装的0欧姆电阻连接。JP4用于选择将芯片/INT引脚信号连接到SeeedXiao的D0或是D1引脚，通常任选其一焊接。JP5用于选择是否将模块上的3.3V LDO输出至SeeedXiao的3V3引脚上。由于SeeedXiao板卡本身带有3.3V输出，JP5通常断开。如果需要在不连接板卡的情况下获取3.3V输出，则将JP5焊接。

模块背面有三个跳接焊点，分别为JP1，JP2和JP3，可用于连接VCC到芯片的AD0，AD1和AD2，来配置芯片的I2C地址。通常情况下AD0，AD1和AD2均被下拉，地址为20h。每焊接上一个焊点均会使地址变为不同的值，焊接JP1会使地址+1，JP2使地址+2，JP3使地址+4，从而得到从20h到27h的自定义地址。

模块主要性能指标和管脚定义

主要性能指标

管脚定义

板上设置及标识

eZ-PLM上新建物料和项目的截图

使用了eZ-PLM系统上传了自己的工程文件，方便保存记录各个版本，也可随时查阅，系统里查阅不到的物料也支持手动添加。

物料添加展示图

项目详情展示图

心得体会

这次电子森林网站举办的Make Blocks活动使我受益匪浅。一方面我认识到了使用Kicad绘图过程中规范的重要性，另一方面我也充分利用了自己的时间来进行这一次挑战。总之感谢这次活动，还有谢谢你的耐心阅读。