PICの入出力ピン（IOポート）を増やす方法 - MCP23017の使い方: セッピーナの趣味の天文計算

2015年7月23日 (木)

PICの入出力ピン（IOポート）を増やす方法 - MCP23017の使い方

同じようなタイトルの記事を以前書きましたが、あっけないほど簡単な方法があることに気が付きました。

つまりそれ専用のものがちゃんと売ってました。

16-Bit I/O Expander with Serial Interface MCP23017です。

千石電商で偶然見つけたのですが、調べたら秋月電子通商にも売っています。でも“I2C”で検索してもヒットしないんですが....

この記事は MCP23017 について概略を記したものです。より詳細な説明・使い方が必要な方は

　　「きむ茶工房ガレージハウス
　　　　- マイコン使用による電子部品の使い方
　　　　　　- 入出力するピンが不足した場合に入出力ピンを増やす方法」

が参考になると思います。

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「PICの出力ピンを増やす方法」に書いた方法も目的次第では（IOポートみたいにして使えるので）けっこう便利ですし、実際使っているのですが、たくさんピンがほしいときはこっちの方がずっといいです。

これも
　　「PIC+SPI+I2C 自記温湿度計+気圧計+8ch電圧計+周波数カウンタ（技術要素一覧）」
　　「PIC+SPI+I2C 自記温湿度計+気圧計+8ch電圧計のソース - main()」
の一つのモジュールとして使います。

マルチプレクサ（「四線式抵抗測定用マルチプレクサ（４回路２接点スイッチ相当）」）や計装アンプのオフセットや端子で発生する熱起電力の自動調整（「オペアンプ（差動増幅器、計装アンプ）のオフセット自動調整する」）をコントロールするためです。

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マイクロチップの製品らしく“いたれりつくせり”です。16ピンを自由にカスタマイズできます。入出力、プルアップ、割込み条件、.....、たいていの目的に使えると思います。

さらにI2Cのアドレスはなんと8個の中から選択することができます。つまり「同じアドレスのI2Cデバイスを使う」に書いたようなトリッキーなことをしなくても8個同時に使うことができます。ぜんぶで128ピンということになります。

「I2Cデバイス・アドレス一覧」を見る限り他のデバイスともかちあっていないみたいです。

データシートは「Microchip - MCP23017/MCP23S17」にあります。

アドレスを指定して読み書きすることによってコンフィグレーションを変えたりデータを入出力したりできます。

データシートにはbank=0とbank=1のときの説明がありますがPORの状態ではbank=0になっています。つまりAポート用とBポート用のレジスタはアドレスが連続しています。
また同じくPORではSequential Operation modeが有効になっておりAポートを読んだ（書き込んだ）あと再度読むと（書き込むと）自動的にBポートが対象になります。

またPORの状態ではポートは入力ピンになっているので、コンフィグレーションを何もしなくても0x12アドレスを指定してreadを2回やればポートの状態を読み込むことができます。

なかなか便利です。

なお上のデータシートの最初のPDIPの図に誤りがあります。/RESETは出力ピンの矢印がありますが、実際は入力ピンです。QFNの図も、MCP23S17（これはSPI I/F）の図も、ピンの説明もぜんぶ入力ピンになっているのですが、この図だけ間違ってました。どうしてことさらにこんなことを書くのか察してください (^^;;
ちゃんとプルアップしてあったのかも....
今回ははんだ付け不良とはんだ付け忘れもあって簡単なはずのI2Cデバイスでむちゃくちゃ手間取ってしまいました。

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簡単なプログラム例
（例によってきむしげさんのI2Cライブラリーを使うことを前提にしています）

MCP23017lib.h

/*
 * File:   MCP23017lib.h
 * Author: Seppina
 *
 */

#ifndef MCP23017_H
#define	MCP23017_H

#define MCP23017_ADRES 0x27
#define IODIRA 0x00

void read_MCP23017(unsigned char adrs, int dch[2]);
void write_MCP23017(unsigned char adrs,unsigned char nbyte,unsigned char *dch);

#ifdef	__cplusplus
}
#endif

#endif	/* MCP23017LIB_H */




MCP23017lib.c
入力だけしかしないのだったら青いフォントのところはなくてもいいです。
事情があって入力と出力ではデータの配列の型が違ってます。
こういう紛らわしいことはしない方がいいでしょう。

#include <xc.h>
#include "MyDef.h"
#include "MCP23017lib.h"
#include "skI2CLib.h"

void read_MCP23017(unsigned char adrs, int dch[2])
{
    unsigned char ans, i;

    ans = I2C_Start(MCP23017_ADRES,RW_0);
    if (ans == 0) {
        I2C_Send(IODIRA) ;
        I2C_Send(0xFF) ;
        I2C_Send(0xFF) ;
    }
    I2C_Stop() ;

    ans = I2C_Start(MCP23017_ADRES,RW_0);
    if (ans == 0) {
        I2C_Send(adrs) ;
        ans = I2C_rStart(MCP23017_ADRES,RW_1) ;
        if (ans == 0) {
            dch[0] = I2C_Receive(ACK) ;
            dch[1] = I2C_Receive(NOACK) ;
        } else {
            dch[0]= -1;
            return;
        }

    } else {
        dch[0]= -2;
        return;
    }
    I2C_Stop() ;
    return;

}
void write_MCP23017(unsigned char adrs,unsigned char nbyte,unsigned char *dch)
{
    unsigned char ans, i;

    ans = I2C_Start(MCP23017_ADRES,RW_0);
    if (ans == 0) {
        I2C_Send(IODIRA) ;
        I2C_Send(0x00) ;
        I2C_Send(0x00) ;
    }
    I2C_Stop() ;

    ans = I2C_Start(MCP23017_ADRES,RW_0);
    if (ans == 0) {
        I2C_Send(adrs) ;
        for( i = 0; i < nbyte; i++ ) {
            I2C_Send(dch[i]) ;
        }
    }
    I2C_Stop() ;

}


I2Cなので表面も裏面も配線は簡単です。