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PCA9504 发布时间 时间:2025/12/27 22:16:12 查看 阅读:12

PCA9504是一款由NXP Semiconductors推出的多功能I/O扩展器,专为增强I2C和SMBus应用中的通用输入/输出(GPIO)功能而设计。该器件通过标准的I2C总线接口与主控制器通信,允许系统在仅占用两个微控制器引脚的情况下扩展多达8位的数字输入/输出端口。PCA9504集成了多种高级特性,包括可编程中断输出、可配置的上拉/下拉电阻、输入极性反转功能以及用于简化多器件地址配置的硬件地址引脚。该芯片广泛应用于需要低功耗、高集成度和灵活I/O管理的嵌入式系统中,例如工业控制、消费电子、通信设备和便携式电子产品。其工作电压范围支持2.3V至5.5V,使其能够兼容多种逻辑电平系统,适合在混合电压环境中运行。此外,PCA9504具备热插入能力,能够在上电时避免对I2C总线造成干扰,提升了系统的可靠性和稳定性。

参数

型号:PCA9504
  制造商:NXP Semiconductors
  通信接口:I2C/SMBus
  工作电压范围:2.3V 至 5.5V
  最大时钟频率:400 kHz(快速模式)
  I/O端口数量:8位
  输出驱动能力:每个引脚可提供高达25mA的灌电流
  待机电流:典型值10μA
  工作温度范围:-40°C 至 +85°C
  封装形式:SO16、TSSOP16
  中断输出:开漏输出,可配置为电平或边沿触发
  内部上拉/下拉电阻:可编程使能/禁用
  地址引脚数量:3个(A0, A1, A2),支持8种从地址配置

特性

PCA9504具备高度可配置的I/O架构,允许用户将每个引脚独立设置为输入或输出模式,并通过寄存器进行动态配置。这使得它在复杂系统中能够灵活适应不同的外设连接需求。其I2C接口支持标准模式(100kHz)和快速模式(400kHz),确保了与大多数微控制器的良好兼容性。此外,该器件支持多达8个不同的从机地址,通过三个硬件地址引脚(A0-A2)进行选择,从而允许多个PCA9504或其他兼容设备共存于同一总线上而不会发生地址冲突。
  另一个关键特性是其内置的中断机制。当任意输入引脚状态发生变化时,PCA9504可以生成一个中断信号,通知主控制器进行处理,从而减少轮询带来的CPU资源消耗。中断触发方式可配置为电平敏感或边沿触发,并可通过极性反转寄存器调整输入信号的有效极性,极大增强了对外部信号的适应能力。此外,每个输入通道都配备了可编程的内部上拉或下拉电阻,可在无外部电阻的情况下确保引脚处于确定状态,降低了BOM成本并节省PCB空间。
  PCA9504还具备良好的电气保护特性,包括过压容限输入(5.5V耐压)、噪声抑制滤波以及对I2C总线的热插入支持。这些设计确保了器件在电源不稳定或系统冷启动过程中不会对总线造成干扰。其低功耗设计也使其适用于电池供电设备,在待机状态下电流消耗极低,有助于延长设备续航时间。所有寄存器内容均可通过I2C接口读写,包括配置寄存器、输入/输出数据寄存器、极性反转寄存器和中断屏蔽寄存器,提供了全面的控制能力。

应用

PCA9504广泛应用于需要扩展微控制器GPIO资源的各类电子系统中。在工业自动化领域,常用于远程I/O模块、传感器接口板和PLC扩展单元,实现对多个开关量信号的采集与控制。在消费类电子产品中,如智能家电、多媒体设备和人机界面(HMI)面板,PCA9504可用于按键扫描、LED指示灯控制以及状态监测等功能,提升系统的交互能力。
  在通信设备中,该芯片可用于管理多个外设的状态信号,例如网络交换机中的端口状态指示、电源管理单元中的故障报警信号采集等。由于其支持宽电压范围和电平转换功能,PCA9504也可作为不同电压域之间的桥梁,实现3.3V主控器与5V外设之间的安全通信。此外,在嵌入式控制系统和物联网节点中,PCA9504帮助小型MCU克服引脚资源不足的问题,支持更多外围设备接入,如继电器、按钮、传感器和显示器驱动电路。
  值得一提的是,其低功耗特性和中断唤醒功能使其非常适合用于便携式医疗设备、手持终端和无线传感器网络节点。在这些应用场景中,主处理器可以在大部分时间处于休眠状态,仅在PCA9504检测到有效事件(如按钮按下或传感器触发)时才被中断唤醒,显著降低整体系统功耗。同时,其紧凑的封装形式也便于在空间受限的设计中使用。

替代型号

PCA9534
  PCA9554
  PCA9574
  MCP23008

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