一种基于I2C总线扩展芯片的LED点灯结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于I2C总线扩展芯片的LED点灯结构，所述LED点灯结构包括微控制单元MCU和I/O扩展芯片，所述微控制单元MCU通过I2C总线连接所述I/O扩展芯片，所述I/O扩展芯片连接LED灯组。所述微控制单元MCU的2个非时钟引线模拟成SCL线和SDA线与所述I/O扩展芯片进行通信连接。以NCA9555芯片为例，只需要SCL线和SDA线2根线即可扩展连16个I/O端口，也就是可以控制16个LED灯，极大地解决了MCU管脚不够用的问题，同时又避免了过多占用管脚，此外I2C通讯支持软件模拟通讯的设计，可以提升MCU管脚的灵活性。MCU管脚的灵活性。MCU管脚的灵活性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于I2C总线扩展芯片的LED点灯结构


[0001]本技术涉及电子信息
，特别涉及一种基于I2C总线扩展芯片的LED点灯结构。

技术介绍

[0002]随着电子技术的发展，各类电子产品大量的进军电子市场，其中也包括正在蓬勃发展的电力行业。电力行业中经常采用LED指示灯来显示工作状态，出于对各个工作状态考虑，往往要求LED灯能够指示出所有的工作状态。这样一来，导致一台电力设备上所需的LED灯数量就会很多，往往多达几十个甚至上百个，需要的引脚数量也相应增多。而MCU(MicrocontrollerUnit，微控制单元)的IO管脚有限，同时还有很多管脚需要做其他的工作，从而导致管脚数量不够。因此需要考虑扩展一些I/O端口来实现LED的点灯电路。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于提供一种基于I2C总线扩展芯片的LED点灯结构，以解决MCU管脚数量不够用的问题，提升MCU管脚的灵活性。
[0004]为解决上述技术问题，本技术的实施例提供如下方案：
[0005]一种基于I2C总线扩展芯片的LED点灯结构，所述LED点灯结构包括微控制单元MCU和I/O扩展芯片，所述微控制单元MCU通过I2C总线连接所述I/O扩展芯片，所述I/O扩展芯片连接LED灯组。
[0006]优选地，所述微控制单元MCU的2个非时钟引线模拟成SCL线和SDA线与所述I/O扩展芯片进行通信连接。
[0007]优选地，所述微控制单元MCU采用STM32单片机。
[0008]优选地，所述I/O扩展芯片采用NCA9555芯片。
[0009]优选地，所述NCA9555芯片为16管脚CMOS器件，能够扩展16个I/O端口，控制16个LED灯。
[0010]优选地，所述NCA9555芯片的器件地址由A0、A1、A2管脚决定，所述微控制单元MCU通过询问不同的器件地址，实现对多个NCA9555芯片的控制。
[0011]本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
[0012]本技术实施例中，将微控制单元MCU通过I2C总线与I/O扩展芯片相连，进行端口的扩展，比如NCA9555芯片，只需要SCL线和SDA线2根线即可扩展连16个I/O端口，也就是可以控制16个LED灯，极大地解决了MCU管脚不够用的问题，同时又避免了过多占用管脚，此外I2C通讯支持软件模拟通讯的设计，可以提升MCU管脚的灵活性。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实
施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1是本技术实施例提供的一种基于I2C总线扩展芯片的LED点灯结构的示意性框图；
[0015]图2是本技术实施例提供的NCA9555芯片某一通道内部逻辑图；
[0016]图3是本技术实施例提供的基于NCA9555的硬件设计结构示意图。
具体实施方式
[0017]为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
[0018]本技术的实施例提供了一种基于I2C总线扩展芯片的LED点灯结构，如图1所示，所述LED点灯结构包括微控制单元MCU和I/O扩展芯片，其中，微控制单元MCU通过I2C总线连接I/O扩展芯片，I/O扩展芯片连接LED灯组，对LED指示灯进行控制。
[0019]在具体的实施例中，微控制单元MCU可以采用STM32单片机，I/O扩展芯片可以采用NCA9555芯片。微控制单元MCU的2个非时钟引线模拟成SCL线和SDA线与I/O扩展芯片进行通信连接，实现端口的扩展。
[0020]以NCA9555芯片为例，NCA9555芯片为16管脚CMOS器件，能够扩展16个I/O端口，控制16个LED灯。NCA9555芯片支持3位地址定义，因此芯片地址可以不一样的话，理论上，可支持16
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8个IO口，这样能够极大地解决MCU管脚不够用的问题，同时又不会占用太多的管脚，而且I2C通讯支持软件模拟通讯的设计，可以提升MCU管脚的灵活性。
[0021]在本技术的实施例中，MCU与NCA9555之间的通讯是I2C通讯方式，MCU的2个非时钟的管脚模拟成SCL、SDA两根线与NCA9555进行通信连接。MCU根据收到的外部信息判断目前设备工作状态是什么，并通过相应解析后再通过SDA、SCL两根线向NCA9555发送命令数据，控制它的输出，从而实现对应LED灯的亮与灭。
[0022]NCA9555芯片的工作电压支持3.3V/5V，提供了I2C应用中的8位通用并行输入/输出口(GPIO)，NCA9555包含一个8位配置寄存器(输入或输出选择)、8位输入寄存器、8位输出寄存器和一个极性反转(高电平或低电平操作有效)寄存器。系统主控制器通过写I/O端口相应的配置位来激活端口的输入或输出。NCA9555芯片的某一通道内部逻辑图如图2所示。
[0023]根据I2C通信协议，同一总线的I2C设备需要定义不同的地址，这样才能区分每一个设备，I2C总线挂的设备数也是有一定限制的，理论上最多可以挂多少个设备由I2C地址决定，8位地址，减去1位广播地址，是7位地址，2^7＝128，但是地址0x00不用，那就是127个地址，所以理论上可以挂127个从器件。
[0024]NCA9555芯片由3个硬件管脚A0，A1，A2来实现不同的I2C地址，最多允许8个器件共用一个I2C总线，每一个NCA9555芯片的器件地址是惟一的。微控制单元MCU通过询问不同的器件地址，实现对多个NCA9555芯片的控制。
[0025]如图3所示，第一片NCA9555(U57)的A0、A1、A2接GND，则该NCA9555的器件地址为0x40，第二片NCA9555(U57)的A0接10K上拉电阻、A1、A2接GND，则该NCA9555的器件地址为0x41。使用STM32单片机为主控芯片，利用模拟的SDA、SCL管脚与NCA9555相连，通过询问不同的器件地址，就可以实现对32个灯的控制。
[0026]综上所述，本技术的实施例中，通过利用MCU模拟的2根管脚，就可以实现多LED灯的控制，解决现有技术中管脚不够用的问题；同时PCB的LAYOUT设计也非常方便，能够节省大量的设计时间，同时该方案经验证具有较高的可靠性。
[0027]以上所述仅为本技术的较佳实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于I2C总线扩展芯片的LED点灯结构，其特征在于，所述LED点灯结构包括微控制单元MCU和I/O扩展芯片，所述微控制单元MCU通过I2C总线连接所述I/O扩展芯片，所述I/O扩展芯片连接LED灯组。2.根据权利要求1所述的基于I2C总线扩展芯片的LED点灯结构，其特征在于，所述微控制单元MCU的2个非时钟引线模拟成SCL线和SDA线与所述I/O扩展芯片进行通信连接。3.根据权利要求1所述的基于I2C总线扩展芯片的LED点灯结构，其特征在于，所述微控制单元MCU采用STM32单片机。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏文辉，霍光辉，魏建功，张锋，
申请(专利权)人：天津清源华越科技有限公司，
类型：新型
国别省市：