基于I2C接口的单片机I/O扩展实证：PCA9532在嵌入式系统中的应用

本篇论文深入探讨了基于I2C接口芯片的单片机I/O扩展在嵌入式系统中的具体应用，由作者王宏伟撰写，他在北京邮电大学信息光子学与光通信研究院担任硕士研究生，研究方向聚焦于光纤传感。I2C总线是Philips公司开发的一种两线式串行通信协议，它的出现极大地简化了系统设计，提高了程序编写效率，并支持系统模块化和标准化。 相较于传统的并行总线，I2C总线的优势在于其电路结构紧凑，只需两条数据线即可完成数据传输，这在资源有限的嵌入式系统中显得尤为关键。随着嵌入式系统的复杂性和集成度不断提升，对于I/O端口的需求也随之增加，如何有效扩展单片机的I/O能力就显得尤为重要。本文以单片机PIC18F452为例，选择了PCA9532作为I2C接口芯片，来扩展其I/O功能。 文章首先详细阐述了I2C总线的工作原理，包括数据传输方式、时序规范以及地址寻址机制，确保读者能够理解这个接口的基础知识。然后，作者给出了基于PCA9532的硬件实现方案，包括所需的连接器、电源管理以及接口电路的设计，以确保I2C通信的稳定性和可靠性。 在软件层面，论文提供了与PCA9532交互的驱动程序设计，包括初始化、读写操作以及错误处理等内容，使得用户能够轻松地将扩展的I/O端口集成到他们的嵌入式系统中。此外，还讨论了如何利用I2C总线的特性来优化系统性能和节省资源，例如通过多路复用和数据缓存。 总结来说，这篇论文提供了一个实用的I2C接口在嵌入式系统中扩展单片机I/O的实例，对于那些希望提高系统灵活性和集成度的工程师而言，具有很高的参考价值。通过学习和应用这些技术，设计者可以更好地应对现代嵌入式系统中对I/O扩展的挑战。