CN112000602A - 一种扩展cpld器件io口的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种扩展CPLD器件IO口的方法，属于通信技术领域。本发明针对CPLD器件IO口不够用的情况，设计了一种基于I2C总线扩展CPLD器件IO口的方法，该方法简单易行。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体涉及一种扩展CPLD器件IO口的方法。
背景技术
CPLD最初多应用于通信领域，随着信息产业和微电子技术的发展，其应用范围向更多、更广泛的领域扩展，遍及航空航天、医疗、通讯、计算机、网络、安防、汽车电子、工业、消费类市场、测量测试等多个热门领域。随着微电子技术的发展，CPLD的功能越来越强大。由于封装尺寸的限制，器件IO口(CPLD等可编程器件可以供用户作为输入/输出用途的通用管脚)总数是有限的。在设计包含CPLD的电路(例如，电脑主板)的复杂电路板时，很多由ASIC芯片或者分立晶体管完成的功能都交给CPLD来完成，这就会导致CPLD器件IO口不够用的情况。如何针对CPLD器件IO口不够用的情况，设计一种简单易行的扩展IO口数量的方法，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何针对CPLD器件IO口不够用的情况，设计一种简单易行的扩展IO口数量的方法。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种扩展CPLD器件IO口的方法，该方法中，将CPLD器件内部用硬件描述语言实现I2C总线主设备控制器，CPLD器件可通过I2C总线读写PCA9555芯片内部的寄存器；
将CPLD器件外部通过I2C总线连接PCA9555芯片；
使PCA9555芯片对外提供I2C从设备接口和16个IO口，其I2C从设备接口连接CPLD的I2C主设备接口；
在PCA9555芯片内部设置8个寄存器，这些寄存器包括2个输入寄存器、2个输出寄存器、2个配置寄存器和2个输入极性控制寄存器；CPLD器件通过读取输入寄存器获取输入管脚状态；CPLD器件通过写入输出寄存器驱动相应输出管脚；CPLD器件通过写入配置寄存器把相应管脚设置为输入或输出状态。
优选地，所述PCA9555芯片对外提供的16个IO口连接输出器件。
优选地，所述PCA9555芯片对外提供的16个IO口连接LED指示灯。
优选地，所述PCA9555芯片对外提供的16个IO口连接输入器件。
优选地，所述PCA9555芯片对外提供的16个IO口连接拨码开关。
优选地，所述输入极性控制寄存器使用默认值。
本发明又提供了一种利用所述的方法实现的系统。
本发明还提供了一种利用所述的系统实现扩展IO口的输入输出操作的方法，包括以下步骤：
上电后，首先设置IO口的方向，方向设置完成以后才能使用IO口进行正常的输入输出；
PCA9555芯片的2个配置寄存器中，每个配置寄存器8位，共16位，刚好对应16个IO口；向PCA9555芯片的配置寄存器的一位写入“0”，即可把对应的IO口设置为输出，相反地，写入“1”，把对应的IO口设置为输入；CPLD器件根据应用需求，通过I2C总线向PCA9555芯片的2个配置寄存器写入特定值，把16个IO口方向设置为输入或者输出；
IO口的方向设置完成以后，就可以使用16个IO口进行输入输出了；当一个输入口的值发生变化时，通过中断信号通知I2C主设备控制器发起读操作读取输入寄存器的值；
当需要输出的值发生变化时，I2C主设备控制器启动写操作，把要输出的值写入输出寄存器；
通过以上操作实现扩展IO口的输入输出操作。
本发明又提供了一种所述的方法在微电子技术领域中的应用。
本发明还提供了一种所述的系统在微电子技术领域中的应用。
(三)有益效果
本发明针对CPLD器件IO口不够用的情况，设计了一种基于I2C总线扩展CPLD器件IO口的方法，该方法简单易行。
附图说明
图1为本发明中实现的硬件系统组成框图；
图2为本发明中写配置寄存器流程图；
图3为本发明中读输入寄存器的流程图；
图4为本发明中写输出寄存器的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1所示，本发明提供的一种基于I2C总线扩展CPLD器件IO口的方法中，将CPLD器件内部用硬件描述语言实现I2C总线主设备控制器，CPLD器件可通过I2C总线读写PCA9555芯片内部的寄存器；
将CPLD器件外部通过I2C总线连接PCA9555芯片；
使PCA9555芯片对外提供I2C从设备接口和16个IO口，其I2C从设备接口连接CPLD的I2C主设备接口；其16个IO口可以连接拨码开关等输入器件和LED指示灯等输出器件；
在PCA9555芯片内部设置8个寄存器，这些寄存器包括2个输入寄存器、2个输出寄存器、2个配置寄存器和2个输入极性控制寄存器；CPLD器件通过读取输入寄存器获取输入管脚状态；CPLD器件通过写入输出寄存器驱动相应输出管脚；CPLD器件通过写入配置寄存器把相应管脚设置为输入或输出状态；输入极性控制寄存器一般不用设置，默认值即可。
本发明还提供了一种如图1所示的，利用该扩展CPLD器件IO口的方法实现的硬件系统。
该硬件系统的工作原理如下：
上电后，首先设置IO口的方向，方向设置完成以后才能使用IO口进行正常的输入输出；
PCA9555芯片的2个配置寄存器中，每个配置寄存器8位，共16位，刚好对应16个IO口；向PCA9555芯片的配置寄存器的某一位写入“0”，即可把对应的IO口设置为输出，相反地，写入“1”，把对应的IO口设置为输入；CPLD器件根据应用需求，通过I2C总线向PCA9555芯片的2个配置寄存器写入特定值，把16个IO口方向设置为输入或者输出。写配置寄存器的流程如图2所示。
IO口的方向设置完成以后，就可以使用16个IO口进行输入输出了。当某个输入口的值发生变化时，会通过图1中的中断信号通知I2C主设备控制器发起读操作读取输入寄存器的值。读取输入寄存器的流程如图3所示。
当需要输出的值发生变化时，I2C主设备控制器启动写操作，把要输出的值写入输出寄存器。写输出寄存器的流程如图4所示。
通过以上操作实现了扩展IO口的输入输出操作，其中命令字节指要操作的目标寄存器的地址指针。
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来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种扩展CPLD器件IO口的方法，其特征在于，该方法中，将CPLD器件内部用硬件描述语言实现I2C总线主设备控制器，CPLD器件可通过I2C总线读写PCA9555芯片内部的寄存器；
将CPLD器件外部通过I2C总线连接PCA9555芯片；
使PCA9555芯片对外提供I2C从设备接口和16个IO口，其I2C从设备接口连接CPLD的I2C主设备接口；
在PCA9555芯片内部设置8个寄存器，这些寄存器包括2个输入寄存器、2个输出寄存器、2个配置寄存器和2个输入极性控制寄存器；CPLD器件通过读取输入寄存器获取输入管脚状态；CPLD器件通过写入输出寄存器驱动相应输出管脚；CPLD器件通过写入配置寄存器把相应管脚设置为输入或输出状态。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PCA9555芯片对外提供的16个IO口连接输出器件。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述PCA9555芯片对外提供的16个IO口连接LED指示灯。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PCA9555芯片对外提供的16个IO口连接输入器件。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述PCA9555芯片对外提供的16个IO口连接拨码开关。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输入极性控制寄存器使用默认值。
7.一种利用如权利要求1至6中任一项所述的方法实现的系统。
8.一种利用如权利要求7所述的系统实现扩展IO口的输入输出操作的方法，其特征在于，包括以下步骤：
上电后，首先设置IO口的方向，方向设置完成以后才能使用IO口进行正常的输入输出；
PCA9555芯片的2个配置寄存器中，每个配置寄存器8位，共16位，刚好对应16个IO口；向PCA9555芯片的配置寄存器的一位写入“0”，即可把对应的IO口设置为输出，相反地，写入“1”，把对应的IO口设置为输入；CPLD器件根据应用需求，通过I2C总线向PCA9555芯片的2个配置寄存器写入特定值，把16个IO口方向设置为输入或者输出；
IO口的方向设置完成以后，就可以使用16个IO口进行输入输出了；当一个输入口的值发生变化时，通过中断信号通知I2C主设备控制器发起读操作读取输入寄存器的值；
当需要输出的值发生变化时，I2C主设备控制器启动写操作，把要输出的值写入输出寄存器；
通过以上操作实现扩展IO口的输入输出操作。
9.一种如权利要求1至6中任一项所述的方法在微电子技术领域中的应用。
10.一种如权利要求7所述的系统在微电子技术领域中的应用。
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