CN109407593A - 一种单io扩展系统及扩展方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种单IO扩展系统,包括MCU、电阻R、电容C1、串行转并行芯片;还包括二极管D1和电容C2;MCU的待扩展IO连接到所述电阻R的一端,同时连接到串行转并行芯片的CLK引脚,还连接到二极管D1的正极;电阻R的另一端连接电容C1的一端,同时连接到串行转并行芯片的DATA引脚;所述电容C1的另一端接地;二极管D1的负极连接电容C2的一端,同时连接串行转并行芯片的供电管脚;电容C2的另一端接地。本发明利用RC电路的滞后效应,仅需1个MCU IO口的高低控制,就能将信号分离实现串行转并行芯片的数据输入,同时实现IO口给扩展电路供电,节省了IO口数以及电路的线束数量,从而降低成本,提高可靠性。
Description
技术领域
本发明属于电子领域,特别是涉及到一种单IO扩展系统及扩展方法。
背景技术
在电子产品中经常需要通过MCU的IO来控制各种电路,为了降低MCU与扩展板连接的线缆成本,希望用最少的IO实现扩展目的。目前常用的扩展方案为使用串行转并行芯片来实现,例如74hC164,74hC1595,这些芯片至少需要4根导线连接。是否能够进一步降低成本,是目前亟需解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种单IO扩展系统及扩展方法,仅需1个MCU IO口的高低控制,就能将信号分离实现串行转并行芯片的数据输入,节省了MCU的IO口数。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种单IO扩展系统,包括MCU、电阻R、电容C1、串行转并行芯片;MCU的待扩展IO连接到所述电阻R的一端,同时连接到串行转并行芯片的CLK引脚;所述电阻R的另一端连接电容C1的一端,同时连接到串行转并行芯片的DATA引脚;所述电容C1的另一端接地。
进一步的,所述单IO扩展系统还包括二极管D1和电容C2;所述MCU的待扩展IO在连接所述电阻R的一端和串行转并行芯片的CLK引脚的同时,还连接到二极管D1的正极;所述二极管D1的负极连接电容C2的一端,同时连接串行转并行芯片的供电管脚;所述电容C2的另一端接地。
更进一步的,所述二极管D1的负极还连接所述串行转并行芯片所连接的设备的供电管脚。
进一步的,所述MCU、所述电容C1的另一端、所述串行转并行芯片共地。
更进一步的,所述MCU、所述电容C1的另一端、所述串行转并行芯片、以及所述串行转并行芯片所连接的设备共地。
本发明的另一方面,应用上述单IO扩展系统的单IO扩展方法,包括:MCU通过控制一个IO的高低变化及高低变化的时间,利用电阻R和电容C1所组成的RC电路的滞后效应,实现发送数据0和数据1给串行转并行芯片。
进一步的,所述MCU发送数据0的方法为:MCU的IO输出0,等待RC电路的输出为0,即串行转并行芯片的DATA引脚为0,然后IO输出1产生上跳沿,串行转并行芯片在CLK的上跳沿将DATA的数据状态存入内部,此刻因为RC电路的滞后效应,串行转并行芯片的DATA引脚还为0,即串行转并行芯片就输入了数据0。
进一步的,所述MCU发送数据1的方法为:MCU的IO口输出1,等待RC电路的输出为1,即串行转并行芯片的DATA引脚为1,然后IO输出0又输出1产生上跳沿,串行转并行芯片在CLK的上跳沿将DATA的数据状态存入内部,此刻因为RC电路的滞后效应,串行转并行芯片的DATA引脚还为1,即串行转并行芯片就输入了数据1。
进一步的,所述MCU的待扩展IO在连接所述电阻R的一端和串行转并行芯片的CLK引脚的同时,还连接到二极管D1的正极;所述二极管D1的负极连接电容C2的一端,同时连接串行转并行芯片的供电管脚;所述电容C2的另一端接地;IO口的高电平期间通过二极管D1给串行转并行芯片供电,同时将电能储存在电容C2上;在IO口的低电平期间,电容C2给串行转并行芯片供电。
更进一步的,所述二极管D1的负极还连接所述串行转并行芯片所连接的设备的供电管脚,给该设备供电。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
本发明利用RC电路的滞后效应,仅需1个MCU IO口的高低控制,就能将信号分离实现串行转并行芯片的数据输入,节省了MCU的IO口数,从而降低了MCU的成本,同时可以通过IO口给扩展电路供电,又实现节省了一根供电线路,从而降低了成本,提高可靠性。
附图说明
图1是本发明的原理示意图;
图2是本发明的信号输入图;
图3是本发明实施例的应用示意图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示,本发明包括MCU、RC电路、串行转并行芯片;MCU的一个IO连接到所述RC电路的电阻R输入端,同时连接到串行转并行芯片的CLK引脚;所述RC电路的电容C1输出端接地;所述RC电路中R与C1之间作为RC电路的输出端,连接到串行转并行芯片的DATA引脚。
所述MCU、所述RC电路、所述串行转并行芯片、所述串行转并行芯片连接的设备共地。
本发明的工作原理为:MCU通过控制一个IO的高低变化及高低变化的时间,利用RC串联电路的滞后效应,实现发送数据0和数据1给串行转并行芯片。
如图2所示,所述MCU发送数据0的方法为:MCU的IO输出0,等待RC电路的输出为0,即串行转并行芯片的DATA引脚为0,然后IO输出1产生上跳沿,串行转并行芯片在CLK的上跳沿将DATA的数据状态存入内部,此刻因为RC的滞后效应,串行转并行芯片的DATA引脚还为0,即串行转并行芯片就输入了数据0。
如图2所示,所述MCU发送数据1的方法为:MCU的IO口输出1,等待RC电路的输出为1,即串行转并行芯片的DATA引脚为1,然后IO输出0又输出1产生上跳沿,串行转并行芯片在CLK的上跳沿将DATA的数据状态存入内部,此刻因为RC的滞后效应,串行转并行芯片的DATA引脚还为1,即串行转并行芯片就输入了数据1。
本发明还可以通过IO口给扩展电路供电,如图1所示,本发明所述单IO扩展系统还包括二极管D1和电容C2;所述MCU的待扩展IO在连接所述电阻R的一端和串行转并行芯片的CLK引脚的同时,还连接到二极管D1的正极;所述二极管D1的负极连接电容C2的一端,同时连接串行转并行芯片的供电管脚;所述电容C2的另一端接地;所述二极管D1的负极还连接所述串行转并行芯片所连接的设备的供电管脚。IO口的高电平期间通过二极管D1给串行转并行芯片和设备供电,同时将电能储存在电容C2上;在IO口的低电平期间,电容C2给串行转并行芯片和设备供电。
如图3所示为本发明的一个应用实例,通过MCU(stC1-15W207)的IO口P3.3与串行转并行芯片LS164的CLK连接,同时P3.3连接一个RC电路,RC电路的输出接串行转并行芯片LS164的数据输入端DATA;实现了MCU单个IO口控制8个LED灯的功能。
同时MCU(stC1-15W207)的IO口还连接到二极管D1的正极;所述二极管D1的负极连接电容C2的一端,同时连接串行转并行芯片LS164的供电管脚;所述电容C2的另一端接地;所述二极管D1的负极还连接8个LED灯的供电管脚,实现了通过IO口给串行转并行芯片LS164和8个LED灯供电。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。
Claims (10)
1.一种单IO扩展系统,其特征在于,包括MCU、电阻R、电容C1、串行转并行芯片;MCU的待扩展IO连接到所述电阻R的一端,同时连接到串行转并行芯片的CLK引脚;所述电阻R的另一端连接电容C1的一端,同时连接到串行转并行芯片的DATA引脚;所述电容C1的另一端接地。
2.根据权利要求1所述的一种单IO扩展系统,其特征在于,所述单IO扩展系统还包括二极管D1和电容C2;所述MCU的待扩展IO在连接所述电阻R的一端和串行转并行芯片的CLK引脚的同时,还连接到二极管D1的正极;所述二极管D1的负极连接电容C2的一端,同时连接串行转并行芯片的供电管脚;所述电容C2的另一端接地。
3.根据权利要求2所述的一种单IO扩展系统,其特征在于,所述二极管D1的负极还连接所述串行转并行芯片所连接的设备的供电管脚。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种单IO扩展系统,其特征在于,所述MCU、所述电容C1的另一端、所述串行转并行芯片共地。
5.根据权利要求4所述的一种单IO扩展系统,其特征在于,所述MCU、所述电容C1的另一端、所述串行转并行芯片、以及所述串行转并行芯片所连接的设备共地。
6.应用权利要求1所述单IO扩展系统的单IO扩展方法,其特征在于,包括:MCU通过控制一个IO的高低变化及高低变化的时间,利用电阻R和电容C1所组成的RC电路的滞后效应,实现发送数据0和数据1给串行转并行芯片。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述MCU发送数据0的方法为:MCU的IO输出0,等待RC电路的输出为0,即串行转并行芯片的DATA引脚为0,然后IO输出1产生上跳沿,串行转并行芯片在CLK的上跳沿将DATA的数据状态存入内部,此刻因为RC电路的滞后效应,串行转并行芯片的DATA引脚还为0,即串行转并行芯片就输入了数据0。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述MCU发送数据1的方法为:MCU的IO口输出1,等待RC电路的输出为1,即串行转并行芯片的DATA引脚为1,然后IO输出0又输出1产生上跳沿,串行转并行芯片在CLK的上跳沿将DATA的数据状态存入内部,此刻因为RC电路的滞后效应,串行转并行芯片的DATA引脚还为1,即串行转并行芯片就输入了数据1。
9.根据权利要求6-8任一项所述的方法,其特征在于,所述MCU的待扩展IO在连接所述电阻R的一端和串行转并行芯片的CLK引脚的同时,还连接到二极管D1的正极;所述二极管D1的负极连接电容C2的一端,同时连接串行转并行芯片的供电管脚;所述电容C2的另一端接地;IO口的高电平期间通过二极管D1给串行转并行芯片供电,同时将电能储存在电容C2上;在IO口的低电平期间,电容C2给串行转并行芯片供电。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述二极管D1的负极还连接所述串行转并行芯片所连接的设备的供电管脚,给该设备供电。
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