Espansori GPIO
Un espansore GPIO è un dispositivo che offre a un designer la capacità di implementare ingressi e uscite (I/O) aggiuntivi su un microprocessore (MPU) o un microcontroller (MCU). Sono dotati di un'interfaccia bus dati efficiente per ridurre i requisiti I/O dell'MPU o dell'MCU. Si tratta di norma di un'interfaccia seriale sincrona come SPI o I2C. Consentono a un designer di incorporare più I/O all'interno di un sistema disponibile sul dispositivo di elaborazione che stanno usando. Inoltre, permettono all'I/O di essere posizionato fisicamente su un sistema in una posizione diversa dal processore, facilitando la disposizione del PCB e migliorando l'integrità del segnale.
Le interfacce delle porte seriali sono solitamente selezionate poiché queste hanno poche linee dati. L'SPI ha quattro linee dati, mentre l'I2C ne ha due. Poiché l'espansore I/O ha normalmente più di 8 porte I/O, si ha un guadagno I/O netto sul solo microprocessore. L'aggiunta di ulteriori espansori I/O può, di norma, usare lo stesso bus, consentendo a un sistema di aumentare l'I/O ottenuto usandoli. Gli espansori sono controllati da un driver software che scrive e legge dai registri interni al dispositivo con il flusso dei dati seriali. In molti casi, l'espansore può generare segnali di interruzione configurabili per indicare al processore che si è verificato un evento di modifica del segnale.
Un altro vantaggio offerto da un espansore GPIO è la sua superiore capacità del drive rispetto all'I/O su un MPU o MCU. Ciò, gli consente di azionare dispositivi a carico superiore come i LED. Gli ingressi di tali dispositivi possono anche essere dotati di livelli di protezione dalle scariche elettrostatiche (ESD) superiori rispetto ai processori, e possono supportare una tolleranza alla tensione notevolmente superiore. Alcuni espansori I/O integrano circuiti antirimbalzo dei tasti per rimuovere anomalie dalle tastiere, e possono incorporare un algoritmo di scansione della tastiera per valutare le pressioni sui tasti sugli array del tastierino. Gli espansori I/O a scopo più speciale sono disponibili con interfacce seriali adatte all'applicazione. Ad esempio, gli espansori I/O per il settore automobilistico tendono ad avere interfacce CAN bus seriali. Esistono anche dei dispositivi GPIO paralleli progettati per essere collocati su un indirizzo parallelo e bus dati come periferiche mappate in memoria. Solitamente sono dotati di elevati conteggi di espansione I/O fino a 24 o più porte. Vengono usati nei sistemi MPU quando è necessario un accesso I/O a velocità più elevata o nei casi in cui non è disponibile la porta seriale. Continua a leggere
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