ZHCAEZ4 February 2025 TCAL6416
現(xiàn)代可編程邏輯控制器 (PLC) 和可編程自動(dòng)化控制器 (PAC) 系統(tǒng)（請(qǐng)參閱 圖 1）持續(xù)不斷的推出一代又一代的新產(chǎn)品，融合了越來(lái)越先進(jìn)的特性和功能。為了保持競(jìng)爭(zhēng)力，制造商經(jīng)常會(huì)推出新功能來(lái)擴(kuò)展用例并吸引客戶(hù)。
集成附加功能給 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)，尤其在優(yōu)化這些系統(tǒng)的微處理器、微控制器和 FPGA 性能方面更是如此。PLC 的主處理器發(fā)揮著關(guān)鍵作用，通常占 IC 物料清單的大部分。因此，設(shè)計(jì)人員力求最大限度地提高效率，而不是采用更強(qiáng)大且成本更高的替代方案。系統(tǒng)處理器負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和連接各種外設(shè)元件和子系統(tǒng)，包括傳感器、有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)通信模塊、其他處理器以及其他外設(shè)電路。這些交互是能提供核心功能的關(guān)鍵之處（請(qǐng)參閱 圖 1）。
圖 1 PLC 方框圖考慮到處理器必須配置類(lèi)型正確且類(lèi)型數(shù)量足夠的輸入/輸出 (I/O) 資源才能讓特定系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的處理器與外設(shè)電路相連接，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需要選擇配有適當(dāng)數(shù)量 I/O 的處理器，并確保 I/O 具備所需的功能。鑒于遷移到更大的處理器會(huì)增加系統(tǒng)成本和復(fù)雜性，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員通常使用 I/O 擴(kuò)展器電路來(lái)補(bǔ)充其處理器 I/O 資源，而不是遷移到具有更多 I/O 的新處理器上。I/O 擴(kuò)展器已經(jīng)上市一段時(shí)間，I2C I/O 擴(kuò)展器是 I/O 擴(kuò)展器最常見(jiàn)類(lèi)型之一，因?yàn)檫@些器件使系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠通過(guò)單個(gè) I2C 接口連接控制更多的 GPIO。
現(xiàn)在新系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要其處理器 I/O 能提供更多的功能和靈活性?，F(xiàn)代系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要處理器 I/O 資源更高級(jí)和更靈活，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員現(xiàn)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 擴(kuò)展器。新的 TCAL 系列為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供他們可能非常熟悉的 I2C I/O 擴(kuò)展、但是可編程 I/O 功能能帶來(lái)其他的優(yōu)勢(shì)，例如該功能擴(kuò)展的 I/O 功能是傳統(tǒng)的 I2C I/O 擴(kuò)展不具備的。敏捷 I/O 提供新增功能，例如可編程輸出驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度、可鎖存輸入、可屏蔽中斷、中斷狀態(tài)寄存器、可編程輸出配置和可選上拉/下拉電阻值。敏捷 I/O 功能能給系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員帶來(lái)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)（請(qǐng)參閱 表 1），使系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠?qū)?I/O 資源用在更多的用例中。
| 敏捷 I/O 特性 | 優(yōu)勢(shì) |
|---|---|
| 可編程輸出驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度 |
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| 可鎖存輸入 |
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| 屏蔽中斷 |
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| 中斷狀態(tài)寄存器 |
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| 可編程輸出配置 |
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| 可選的輸入上拉或下拉寄存器 | 無(wú)需外部電阻器，降低 BOM 成本 |
例如，單個(gè) TCAL I/O 擴(kuò)展器能支持 I/O 與外設(shè)相連，例如需要開(kāi)漏 I/O 的外設(shè)和需要推挽式 I/O（圖 2 和 圖 3）。此外、與傳統(tǒng)的 I2C I/O 擴(kuò)展器相比，敏捷 I/O 的功能，例如可鎖存輸入、可屏蔽中斷和中斷狀態(tài)寄存器，能簡(jiǎn)化與服務(wù)中斷相關(guān)的軟件開(kāi)發(fā)工作。
圖 2 支持開(kāi)漏和推挽 I/O 的多個(gè) I2C I/O 擴(kuò)展器
圖 3 支持開(kāi)漏和推挽 I/O 的一個(gè) I2C I/O 擴(kuò)展器器件下一代 I2C I/O 擴(kuò)展器（例如 TI 的新款 TCAL6xxx 雙電源 和 配有靈敏 I/O 的 TCAL9xxx 單電源 I2C I/O 擴(kuò)展器）給系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供了靈活的 I2C I/O 擴(kuò)展功能，有助于最大限度地提高處理器選擇的實(shí)用性，同時(shí)簡(jiǎn)化固件運(yùn)行。有關(guān) TI 的 TCAL I2C I/O 擴(kuò)展器件的更多信息、請(qǐng)?jiān)L問(wèn) TI 的 I2C I/O 擴(kuò)展登錄頁(yè)面。