ZHCAEZ4 February   2025 TCAL6416

 

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现代可编程逻辑控制器 (PLC) 和可编程自动化控制器 (PAC) 系统（请参阅 图 1）持续不断的推出一代又一代的新产品，融合了越来越先进的特性和功能。为了保持竞争力，制造商经常会推出新功能来扩展用例并吸引客户。

集成附加功能给 PLC 系统设计人员带来了巨大的挑战，尤其在优化这些系统的微处理器、微控制器和 FPGA 性能方面更是如此。PLC 的主处理器发挥着关键作用，通常占 IC 物料清单的大部分。因此，设计人员力求最大限度地提高效率，而不是采用更强大且成本更高的替代方案。系统处理器负责协调和连接各种外设元件和子系统，包括传感器、有线和无线通信模块、其他处理器以及其他外设电路。这些交互是能提供核心功能的关键之处（请参阅 图 1）。

TCAL6416 PLC 方框图图 1 PLC 方框图

考虑到处理器必须配置类型正确且类型数量足够的输入/输出 (I/O) 资源才能让特定系统设计所需的处理器与外设电路相连接，系统设计人员需要选择配有适当数量 I/O 的处理器，并确保 I/O 具备所需的功能。鉴于迁移到更大的处理器会增加系统成本和复杂性，系统设计人员通常使用 I/O 扩展器电路来补充其处理器 I/O 资源，而不是迁移到具有更多 I/O 的新处理器上。I/O 扩展器已经上市一段时间，I2C I/O 扩展器是 I/O 扩展器最常见类型之一，因为这些器件使系统设计人员能够通过单个 I2C 接口连接控制更多的 GPIO。

现在新系统设计需要其处理器 I/O 能提供更多的功能和灵活性。现代系统设计需要处理器 I/O 资源更高级和更灵活，系统设计人员现在可以利用 TI 新推出的、具有敏捷 I/O 功能的 TCAL 系列 I2C I/O 扩展器。新的 TCAL 系列为系统设计人员提供他们可能非常熟悉的 I2C I/O 扩展、但是可编程 I/O 功能能带来其他的优势，例如该功能扩展的 I/O 功能是传统的 I2C I/O 扩展不具备的。敏捷 I/O 提供新增功能，例如可编程输出驱动强度、可锁存输入、可屏蔽中断、中断状态寄存器、可编程输出配置和可选上拉/下拉电阻值。敏捷 I/O 功能能给系统设计人员带来独特的优势（请参阅 表 1），使系统设计人员能够将 I/O 资源用在更多的用例中。

表 1 敏捷 I/O 的优势
敏捷 I/O 特性 优势
可编程输出驱动强度
  • 有助于节省电池电量
  • 减少 EMI 问题和降低系统噪音
可锁存输入
  • 在读取输入端口寄存器之前，会锁定输入引脚上的任何更改，从而无需外部硬件
  • 简化软件
屏蔽中断
  • 选择哪些输入可以在输出引脚上引起中断事件，从而简化中断服务软件
  • 屏蔽异常中断，防止干扰软件性能
中断状态寄存器
  • 通过指定哪个输入会导致引脚上出现事件，以此来简化中断服务例程软件
  • 提高软件性能
可编程输出配置
  • 可定制的输出配置（开漏输出或推挽输出）
  • 提高灵活性并简化软件
可选的输入上拉或下拉寄存器 无需外部电阻器，降低 BOM 成本

例如，单个 TCAL I/O 扩展器能支持 I/O 与外设相连，例如需要开漏 I/O 的外设和需要推挽式 I/O（图 2 和 图 3）。此外、与传统的 I2C I/O 扩展器相比，敏捷 I/O 的功能，例如可锁存输入、可屏蔽中断和中断状态寄存器，能简化与服务中断相关的软件开发工作。

TCAL6416 支持开漏和推挽 I/O 的多个 I2C I/O 扩展器图 2 支持开漏和推挽 I/O 的多个 I2C I/O 扩展器
TCAL6416 支持开漏和推挽 I/O 的一个 I2C I/O 扩展器器件图 3 支持开漏和推挽 I/O 的一个 I2C I/O 扩展器器件

下一代 I2C I/O 扩展器（例如 TI 的新款 TCAL6xxx 双电源 和 配有灵敏 I/O 的 TCAL9xxx 单电源 I2C I/O 扩展器）给系统设计人员提供了灵活的 I2C I/O 扩展功能，有助于最大限度地提高处理器选择的实用性，同时简化固件运行。有关 TI 的 TCAL I2C I/O 扩展器件的更多信息、请访问 TI 的 I2C I/O 扩展登录页面。