ZHDA088 March   2026 TXE8116-Q1 , TXE8124-Q1

 

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  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1基于 SPI 的 GPIO 扩展器简介
  5. 2为什么选择 SPI GPIO 扩展器?
    1. 2.1 SPI GPIO 扩展器对比分立式方法
    2. 2.2 SPI GPIO 扩展器对比 I²C GPIO 扩展器
  6. 3采用 SPI GPIO 扩展器的应用示例
    1. 3.1 区域控制模块
    2. 3.2 信息娱乐系统及 ADAS 外设控制
    3. 3.3 汽车车身控制模块
    4. 3.4 音频及外设监控
  7. 4总结
  8. 5参考资料

SPI GPIO 扩展器对比分立式方法

使用移位寄存器、多路复用器或者分立式逻辑的 GPIO 扩展技术会由于元件数量增加和 PCB 布线复杂而引入限制。这些基于分立式的 GPIO 设计会导致汽车应用(例如区域控制模块)的系统成本更高且 PCB 利用率低下,而这些应用通常面临高通道密度和有限的布板空间这两个挑战。表 2-1 总结了 SPI GPIO 扩展器与分立式方法在成本优化型可扩展 ECU 设计中支持的系统级优势。

TXE81xx-Q1 支持基于中断的处理,在该情况下当任何输入状态与最后读取的状态不同时,开漏中断 (INT) 输出会被激活,并用于向系统控制器指示输入状态已更改。对于每个器件 I/O,可以锁存或屏蔽器件中断。通过发送中断信号,该器件可通知处理器在远程 I/O 端口上是否存在输入数据,而无需通过 SPI 总线进行通信。该器件还具有一个智能中断,如果 I/O 状态返回到初始逻辑状态或中断读取中断标志状态寄存器,则中断将清除。这样就可以轻松监测外设器件,例如外部开关、中断、就绪信号。

图 2-1中所述,TXE8116-Q1TXE8124-Q1TXE8148-Q1 实现了紧凑、低 BOM IO 管理解决方案,同时最大限度地减少了布线拥塞并简化了多层 PCB 堆叠。

表 2-1 SPI GPIO 扩展器对比分立式方法
参数 移位寄存器/多路复用器/分立式逻辑 SPI GPIO 扩展器
(TXE8116-Q1 / TXE8124-Q1 / TXE8148-Q1)
MCU GPIO 使用情况 高(添加了时钟、数据、锁存、使能信号) ✓ 低(标准 4 引脚 SPI 接口)
可扩展性 有限;增加路由工作量 ✓ 高;在不更改 MCU 引脚的情况下添加 GPIO
延迟和确定性 取决于软件;状态轮询 ✓ 基于中断,事件驱动
功耗 高,源于状态扫描的 I/O 轮询 ✓ 较低;I/O 状态更改反映在中断上
诊断和控制 有限;需要离散处理 ✓ 集成配置和状态寄存器
 PCB 空间节省:SPI GPIO 扩展器对比分立式方法图 2-1 PCB 空间节省:SPI GPIO 扩展器对比分立式方法