PCA9556是一款由NXP Semiconductors生产的8位I2C和SMBus I/O扩展器,专为需要额外GPIO(通用输入/输出)引脚的微控制器系统设计。该器件通过标准I2C总线接口与主控设备通信,允许在有限的I/O资源下扩展数字输入输出功能。PCA9556包含8个可配置的I/O引脚,每个引脚均可独立设置为输入或输出模式,并支持开漏输出结构,适用于多种电平逻辑环境。其工作电压范围宽,通常在2.3V至5.5V之间,适合低功耗和电池供电的应用场景。器件采用小型封装(如SOIC-16、TSSOP-16等),节省PCB空间,广泛用于工业控制、消费电子、通信设备及嵌入式系统中。PCA9556具备三个硬件地址引脚(A0、A1、A2),允许多达8个同类设备共用同一I2C总线,避免地址冲突。此外,它还支持I2C总线的典型传输速率,包括标准模式(100 kbps)、快速模式(400 kbps)以及快速模式+(1 Mbps),确保高效的数据交互。内部集成了上电复位功能,确保设备启动时所有寄存器处于已知状态,提高了系统的可靠性和稳定性。
制造商:NXP Semiconductors
产品类别:接口 - I/O 扩展器
产品型号:PCA9556PW, PCA9556DP, 等(封装不同)
工作电压范围:2.3V 至 5.5V
接口类型:I2C, SMBus 2.0 兼容
通信协议:I2C 总线(支持多主机模式)
最大时钟频率:1 MHz(快速模式+)
I/O数量:8位
I/O类型:开漏驱动,可配置输入/输出
输出驱动能力:典型高电平输出电流 100 μA,低电平可吸收 8 mA(取决于负载)
输入电平兼容性:支持5V容忍输入(当VDD < 5.5V时)
静态电流:最大100 μA(正常工作模式)
待机电流:最大10 μA(低功耗模式)
工作温度范围:-40°C 至 +85°C
封装形式:SOIC-16, TSSOP-16, HVQFN-16 等
I2C地址引脚:A0, A1, A2(可配置,共8种地址)
寄存器类型:输入寄存器、输出寄存器、极性反转寄存器、配置寄存器(各1字节)
PCA9556的核心特性之一是其灵活的I/O配置能力,允许用户通过I2C命令对每个引脚进行独立的方向设置。每个I/O引脚都可以通过配置寄存器设定为输入或输出模式,极大提升了其在复杂系统中的适应性。例如,在输出模式下,可用于驱动LED指示灯、继电器或与其他数字电路进行电平控制;在输入模式下,则可读取按键状态、传感器信号或其他外部开关量信息。这种双向可编程性使得PCA9556成为资源受限MCU的理想外设扩展方案。
另一个关键特性是其内置的四个8位寄存器:输入寄存器用于读取当前I/O引脚的实际电平状态;输出寄存器用于设置输出引脚的逻辑电平;极性反转寄存器可选择是否反转输入信号的极性(即高变低、低变高),便于软件层面调整信号处理逻辑而无需修改硬件连接;配置寄存器则定义每个引脚的工作方向(输入或输出)。这些寄存器可通过I2C总线轻松访问,支持自动递增地址模式,简化了多寄存器操作。
PCA9556支持多达8个设备挂载在同一I2C总线上,这得益于其三个硬件地址选择引脚(A0-A2)。通过将这些引脚连接到VDD或GND,可以设置不同的从机地址,从而实现多设备并行管理而不产生地址冲突。这一特性特别适用于需要大量GPIO的系统,如矩阵键盘扫描、多路LED显示控制或多通道数据采集系统。
该芯片还具备良好的电气兼容性和抗干扰能力。其I/O引脚具有5V耐压能力,即使在使用3.3V电源供电时也能安全接收来自5V系统的逻辑信号,增强了与其他传统器件的互操作性。同时,内部集成的滤波机制有助于减少由于噪声引起的误触发问题,提高系统稳定性。此外,PCA9556符合RoHS环保标准,适用于现代绿色电子产品设计。其低功耗特性也使其非常适合便携式设备和长期运行的嵌入式应用。
PCA9556广泛应用于各类需要扩展数字I/O功能的电子系统中。在工业自动化领域,常用于PLC模块、远程I/O单元或传感器接口板中,作为微控制器与现场设备之间的桥梁,实现对多个开关量信号的采集与控制。例如,它可以用来监控多个限位开关的状态或控制一组继电器的动作顺序。
在消费类电子产品中,PCA9556常见于家用电器(如洗衣机、空调)、智能照明系统和多媒体设备中。例如,在智能灯具控制面板中,利用其8个I/O引脚可同时管理多个LED状态指示、触摸按键输入以及调光信号输出,显著减少了主控芯片的引脚占用压力。
通信设备中,PCA9556被用于网络交换机、路由器或基站控制板上,用于状态监测(如链路指示灯、电源状态反馈)和配置跳线读取。其I2C接口易于集成到现有的管理总线架构中,降低了系统复杂度。
此外,在嵌入式开发和原型设计领域,PCA9556常作为GPIO扩展芯片出现在各种开发板和模块中,帮助工程师快速实现功能验证。例如,在Arduino或STM32项目中,当主控MCU的GPIO资源不足时,可通过PCA9556轻松扩展出8个可用引脚,用于连接LCD屏、按键阵列、蜂鸣器或其他外围设备。
由于其支持SMBus Alert功能(部分型号),PCA9556还可用于构建中断驱动的监控系统。当某个输入引脚状态发生变化时,可通过中断方式通知主控处理器,避免频繁轮询,提升系统响应效率和整体性能。
PCA9557
PCA9536
PCA9570
MAX7317
TCA9538