PCAL6524HEAZ I/O エクスパンダ: 機能、ピン配置、アプリケーション、およびデータシート

発行済み:April 01, 2024

Prof. David Reynolds stands as a luminary in the field of electrical engineering, renowned for his expertise in integrated circuits. Holding a distinguished position as a Professor of Electrical Engineering, Prof. Reynolds earned his acclaim through decades of research, teaching, and industry collaboration.

I/O エクスパンダは、追加の入出力 (I/O) ピンをマイクロコントローラーまたは他の同様のデバイスに追加できるようにする集積回路です。 これらはマイクロコントローラーと外部デバイス間のインターフェイスとして機能し、システムの I/O 機能を拡張します。 組み込みシステムでは、I/O エクスパンダは、さまざまなセンサー、アクチュエーター、その他の周辺機器を接続するために不可欠であり、コンパクトな設計で複雑な機能を実現します。 PCAL6524HEAZ は、高い柔軟性と信頼性を備えた多用途 I/O エクスパンダで、このようなアプリケーションによく選ばれています。 24 個の GPIO (汎用入力/出力) ピンを備えており、入力または出力として個別に構成できます。 この柔軟性により、単純な LED 制御から複雑なセンサー インターフェイスまで、幅広いアプリケーションに適しています。 この記事では、PCAL6524HEAZ の概要を説明し、その機能、ピン配置、アプリケーション、データシートなどの詳細を調べます。

 

 

PCAL6524HEAZ の説明

PCAL6524HEAZ は、Fast-mode Plus (Fm+) I2C バス インターフェイスを介して、ほとんどのマイクロコントローラ ファミリのリモート I/O 拡張を可能にする 24 ビット汎用 I/O エクスパンダです。 超低電圧インターフェースにより、最低 0.8 V で動作するマイクロコントローラーに直接接続できます。

このデバイスには、VDD(I2C バス) と VDD(P) の 2 つの電源電圧があります。 VDD(I2C バス) はマスター側 (マイクロコントローラーなど) のインターフェイスに電圧を供給し、VDD(P) はコア回路とポート P に電圧を供給します。 PCAL6524HEAZ の双方向電圧レベル変換は VDD を通じて管理されます。 (I2C バス)、外部 SCL/SDA ラインの VDD に接続する必要があります。 これは、PCAL6524HEAZ への I2C バスの VDD レベルを示し、PCAL6524HEAZ のポート P の電圧レベルは VDD(P) によって決まります。

PCAL6524HEAZ は、最大 1 MHz の速度で Fm+ I2C バス仕様に完全に準拠しています。 これには、プログラム可能な出力駆動強度、ラッチ可能な入力、プログラム可能なプルアップ/プルダウン抵抗、マスカブル割り込み、割り込みステータス レジスタ、プログラム可能なオープンドレインまたはプッシュプル出力などのアジャイル I/O 機能が含まれています。

PCAL6524HEAZ のオープンドレイン割り込み (INT) 出力は、入力状態が対応する入力ポート レジスタの状態と異なる場合にアクティブになります。 さらに、INT 出力は入力ピンのエッジでアクティブになるように設定できます。 さまざまな割り込みマスク機能を柔軟に利用できます。

INT をマイクロコントローラの割り込み入力に接続すると、リモート I/O が I2C バスを介した通信を行わずにポート上の受信データをマイクロコントローラに通知できるようになります。 これにより、PCAL6524HEAZ を単純なスレーブ デバイスのままにすることができます。 入力ラッチ機能は、入力ピンの状態を保持またはラッチし、マスターが割り込みを処理できるようになるまで、割り込みをトリガーした論理値を保持します。 これにより、高速で変化する入力に対するホストの割り込みサービスの応答時間が最小限に抑えられます。

デバイスのポート P 出力には 25 mA のシンク機能があり、デバイスの消費電流を低く抑えながら LED を直接駆動するのに適しています。

ハードウェア ピン (ADDR) を使用して、固定 I2C バス アドレスをプログラムおよび変更することができ、最大 4 台のデバイスが同じ I2C バスまたは SMBus を共有できるようになります。

このデバイスには、QFN や TSSOP などのさまざまなパッケージ オプションがあり、さまざまな PCB 設計に簡単に統合できます。 I2C (集積回路間) インターフェイスを使用してホスト マイクロコントローラーと通信するため、接続と制御が容易になります。

高速 I2C インターフェイス、低消費電力、堅牢な設計を備えた PCAL6524HEAZ は、家庭用電化製品、産業オートメーション、IoT デバイスなどでの使用に最適です。 その多用途性と信頼性により、システムの I/O 機能の拡張を求める設計者の間で人気の選択肢となっています。

 

PCAL6524HEAZの特長

  • I2C バスからパラレル ポートへのエクスパンダ: I2C バス デバイスとパラレル ポート間の通信を可能にします。
  • 1 MHz ファストモード プラス I2C バス: 高速データ転送をサポートします。
    動作電源電圧範囲: 柔軟な電源供給のための広い電圧範囲 (I2C バス側で 0.8 V ~ 3.6 V)。
  • 双方向の電圧レベル変換と GPIO 拡張が可能: 互換性のためにさまざまな電圧レベルをサポートします (0.8 V ~ 3.6 V SCL/SDA と 1.8 V、2.5 V、3.3 V、5.5 V ポート P の間)。
  • 低いスタンバイ消費電流: スタンバイ時の消費電力は最小限です (3.3 V VDD(P) で標準 2.0 µA)。
  • シュミット トリガー アクション: ノイズ耐性と信号の完全性が向上し、SCL および SDA 入力での入力遷移が遅くなり、スイッチング ノイズ耐性が向上します。
  • 5.5 V 耐性 I/O ポートおよび 3.6 V 耐性 I2C バス ピン: さまざまな電圧レベルとの互換性を確保します。
  • アクティブ LOW リセット入力 (RESET): デバイスをリセットできます。
  • オープンドレイン アクティブ LOW 割り込み出力 (INT): 割り込み信号を提供します。
  • 内部パワーオン リセット: 適切な初期化を保証します。
  • SCL/SDA 入力のノイズ フィルター: ノイズを除去して信頼性の高い通信を実現します。
  • LED を直接駆動するための 25 mA の最大駆動能力を備えたラッチ出力: コンポーネントを追加せずに LED を直接駆動できます。
  • 内蔵レベルシフト: PCAL6524HEAZ には内蔵レベルシフト機能が装備されており、外部コンポーネントを必要とせずに、異なる電圧レベルで動作するデバイスと接続できます。
  • ラッチアップ性能は JESD 78、クラス II に準拠して 100 mA を超えます。高電流条件下でも堅牢な性能を保証します。
  • ESD 保護は JESD 22 を超えています: 静電気放電から保護します。
  • 提供されるパッケージ: 設計の柔軟性を高めるために、さまざまなパッケージ オプションが用意されています (HUQFN32、VFBGA36)。

 

PCAL6524HEAZの仕様

 

PCAL6524HEAZのピン配列

 

PCAL6524HEAZ ピン配置

 

PCAL6524HEAZ ブロック図

 

 

PCAL6524HEAZ を使用する利点

  1. I/O 機能の向上: PCAL6524HEAZ は使用可能な GPIO ピンの数を拡張し、より多くのデバイスやセンサーを 1 つのマイクロコントローラーに接続できるようにします。 これは、多数の I/O ピンを必要とするアプリケーションで特に役立ちます。
  2. 回路設計の簡素化: I/O タスクを PCAL6524HEAZ にオフロードすることで、設計者は回路設計を簡素化し、PCB レイアウトの複雑さを軽減できます。 これにより、コストが削減され、製品の市場投入までの時間が短縮されます。
  3. さまざまなマイクロコントローラーとの互換性: PCAL6524HEAZ は幅広いマイクロコントローラーと互換性があるため、既存の設計に簡単に統合したり、新しいマイクロコントローラー プラットフォームで使用したりできます。 この柔軟性により、設計者は I/O 互換性の問題を心配することなく、アプリケーションに最適なマイクロコントローラーを選択できます。

 

PCAL6524HEAZ アプリケーション

スマートホーム製品

PCAL6524HEAZ は、使用可能な I/O ピンの数を拡張し、照明、サーモスタット、セキュリティ システムなどのスマート ホーム デバイスのデバイス機能を強化します。

 

リモコン

PCAL6524HEAZ は、テレビ、セットトップ ボックス、その他のホーム エンターテイメント デバイスのリモコンのさまざまな機能を制御するための追加の I/O 機能を提供します。

 

オーディオ機器

PCAL6524HEAZ は、アンプ、ミキサー、オーディオ インターフェイスなどのオーディオ機器で使用され、ボリューム、トーン、その他のオーディオ設定の制御に使用できる I/O ピンの数を拡張します。

 

産業オートメーションアプリケーション

PCAL6524HEAZ は、PLC (プログラマブル ロジック コントローラー)、ロボット工学、産業用制御システムなどの産業オートメーション アプリケーションで機械や機器を制御するための追加の I/O 機能を提供します。

 

IoT デバイスとプロジェクト

PCAL6524HEAZ は、IoT (モノのインターネット) デバイスや、IoT アプリケーションでセンサー、アクチュエーター、その他のコンポーネントを接続するために使用可能な I/O ピンの数を拡張するプロジェクトで使用されます。

 

PCAL6524HEAZ の代表的なアプリケーション回路

 

 

PCAL6524HEAZの製造

NXP Semiconductors は、幅広い半導体製品で知られるエレクトロニクス業界の大手メーカーです。 注目すべき製品の 1 つは PCAL6524HEAZ I2C バス I/O エクスパンダで、さまざまなアプリケーションに多用途の I/O 拡張機能を提供します。 NXP はその革新的な技術と信頼性の高い製品で認められており、多くの電子アプリケーションで好まれる選択肢となっています。 PCAL6524HEAZ は、スマート ホーム製品、リモコン、オーディオ機器、産業オートメーション アプリケーション、IoT デバイスおよびプロジェクトで広く使用されており、さまざまなアプリケーションにおけるその多用途性とパフォーマンスを際立たせています。

 

PCAL6524HEAZ パッケージ
 

  • PCAL6524HEAZ HUQFN32 パッケージ

 

  • PCAL6524HEAZ VFBGA36 パッケージ

 

PCAL6524HEAZ データシート

PCAL6524HEAZ データシート PDF をダウンロードします。

 

PCAL6524HEAZ を安全に使用する方法

  1. 回路設計のヒント: 適切な PCB レイアウトと配線により、信号整合性の問題と電磁干渉を最小限に抑えることができ、PCAL6524HEAZ の信頼性の高い動作が保証されます。 デカップリング コンデンサやその他の受動部品に関するメーカーのガイドラインに従うことも重要です。
  2. 一般的な問題のデバッグ: PCAL6524HEAZ で問題が発生した場合は、まず接続と電源を確認します。 オシロスコープやロジック アナライザーなどのデバッグ ツールを使用して、信号パスを追跡し、潜在的な問題を特定します。 トラブルシューティングのガイダンスについては、データシートとアプリケーション ノートを参照してください。
  3. パフォーマンスと信頼性の最大化: 損傷を防ぎ、信頼性の高い動作を保証するために、PCAL6524HEAZ が指定された動作条件内で動作していることを確認してください。 通信エラーやその他の問題を検出して回復するために、ソフトウェアにエラー チェック メカニズムを実装することを検討してください。
     

結論

要約すると、PCAL6524HEAZ I/O エクスパンダは、現代のエレクトロニクスにおいて貴重なコンポーネントとなるさまざまな機能と利点を提供します。 I/O 機能を拡張し、回路設計を簡素化し、さまざまなマイクロコントローラーと連携できるため、多用途でさまざまなアプリケーションに適応できます。

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