Texas Instrument TCAL9539/TCAL9539-Q1 I^2^C總線/SMBus I/O擴展器為雙線雙向I^2^C總線（或SMBus）協(xié)議提供通用并行輸入/輸出 (I/O) 擴展。該器件設(shè)計用于1.08V至3.6V VCC 運行。該器件支持100kHz（標(biāo)準(zhǔn)模式）、400kHz（快速模式）和1MHz（快速模式+）I^2^C時鐘頻率。當(dāng)傳感器、開關(guān)、按鈕、LED、風(fēng)扇等需要額外的I/O時，TCAL9539/TCAL9539-Q1這樣的I/O擴展器提供了一個簡單的解決方案。

數(shù)據(jù)手冊：

*附件：Texas Instruments TCAL9539數(shù)據(jù)手冊.pdf

TCAL9539/TCAL9539-Q1具有敏捷 I/O 端口，其中包括旨在增強I/O功耗、速度和EMI性能的附加功能。其他功能包括可編程上拉和下拉電阻、可編程輸出驅(qū)動強度、可鎖存輸入、中斷狀態(tài)寄存器、可屏蔽中斷以及可編程開漏或推挽輸出。Texas Instrument TCAL9539-Q1器件符合AEC-Q100汽車應(yīng)用的要求。

特性

工作電源電壓范圍：1.08V至3.6V
在1.8mV時具有1μA（典型值）的低待機電流消耗
1MHz快速模式+ I^2^C總線
硬件地址引腳允許兩個設(shè)備在同一根I^2^C、SMBus 總線上。
低電平有效復(fù)位輸入 (RESET)
低電平有效的開漏中斷輸出 (INT)
輸入或輸出配置寄存器
極性反轉(zhuǎn)寄存器
可配置I/O驅(qū)動強度寄存器
上拉和下拉電阻器配置寄存器
內(nèi)部上電復(fù)位
SCL/SDA輸入端靜噪濾波
具有最大電流驅(qū)動能力的鎖存輸出，可直接驅(qū)動LED
閉鎖性能超過100mA，符合JESD 78 II類標(biāo)準(zhǔn)
靜電放電保護超越 JESD 22 標(biāo)準(zhǔn)
- 2000V人體模型 (A114-A)
- 1000V充電器件模型 (C101)

簡化示意圖

TCAL9539 I2C總線I/O擴展器技術(shù)解析與應(yīng)用指南

一、核心特性

?寬電壓工作范圍?：1.08V至3.6V電源電壓
?超低功耗?：典型待機電流僅1μA@1.8V
?高速接口?：支持1MHz Fast-mode Plus I2C總線
?豐富I/O功能?：16個可配置GPIO引腳
?先進保護機制?：2000V HBM ESD保護

?典型應(yīng)用場景?：

服務(wù)器管理接口擴展
電信交換設(shè)備
工業(yè)自動化控制系統(tǒng)
GPIO資源受限的處理器擴展

二、關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新

1. Agile I/O架構(gòu)

TCAL9539采用創(chuàng)新的Agile I/O設(shè)計，提供以下增強功能：

?可編程驅(qū)動強度?：4級可調(diào)輸出驅(qū)動能力
?靈活上下拉配置?：支持100kΩ可編程上拉/下拉電阻
?輸入鎖存功能?：可捕獲瞬態(tài)輸入信號
?中斷狀態(tài)寄存器?：精確識別中斷源

2. 電源管理系統(tǒng)

?寬電壓兼容?：1.08-3.6V全范圍工作
?低靜態(tài)電流?：典型值1μA@1.8V
?電源序列?：無嚴(yán)格上電順序要求
?POR保護?：1.0V(上升)/0.6V(下降)的復(fù)位閾值

三、硬件接口設(shè)計

1. 引腳配置

? 地址引腳(A0/A1) ?：支持最多4個設(shè)備地址
? 中斷輸出(INT) ?：開漏結(jié)構(gòu)，需外接上拉電阻
? 復(fù)位輸入(RESET) ?：低電平有效，最小80ns脈寬
? GPIO端口(P00-P17) ?：支持推挽/開漏輸出配置

2. I2C接口規(guī)范

?時序參數(shù)?：
- 標(biāo)準(zhǔn)模式(100kHz)
- 快速模式(400kHz)
- 快速模式+(1MHz)
?總線負載?：最大400pF(標(biāo)準(zhǔn)/快速模式)或550pF(Fast-mode Plus)

四、寄存器配置詳解

1. 核心寄存器組

寄存器	地址	功能	默認值
輸入端口0	00h	讀取P00-P07狀態(tài)	實時值
輸出端口1	03h	控制P10-P17輸出	FFh
極性反轉(zhuǎn)	04h	輸入信號反相	00h
配置寄存器	06h	I/O方向設(shè)置	FFh

2. Agile I/O擴展寄存器

?驅(qū)動強度控制?(40h-43h)：每引腳4級驅(qū)動配置
?輸入鎖存使能?(44h-45h)：捕獲瞬態(tài)信號
?上下拉配置?(46h-49h)：100kΩ電阻選擇
?中斷管理?(4Ah-4Dh)：中斷屏蔽與狀態(tài)查詢

五、性能優(yōu)化技巧

?降低EMI?：
- 使用可編程驅(qū)動強度減少開關(guān)噪聲
- 選擇最高1MHz總線頻率
?功耗管理?：
- 未使用引腳配置為輸出模式
- 利用PFM模式降低輕載功耗
?中斷優(yōu)化?：
- 使用輸入鎖存捕獲短脈沖信號
- 通過狀態(tài)寄存器快速識別中斷源

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