2008-12-29
ＭＣＰ２３０１７はＩ２Ｃインターフェースを備えたＩ／Ｏエキスパンダです。Ｉ２ＣがあればＰＩＣでなくても使用できます。
２８ピンで１６Ｉ／Ｏだけ増やせる。ちょっと少ないが電源やＩ２Ｃのアドレスピンがあるのでやむなし。
最大通信速度は１．７ＭｂｐｓだがＰＩＣは１Ｍｂｐｓまで
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◆機能
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・電源投入時は全てのピンは入力モードになっているので、電源を入れただけでピンに繋がっている
Ｉ／ＯがＯＮしないようになっている。これはＰＩＣと同じ。
・１６本ある全てのピンに個別に設定可能な項目
－入力／出力の設定
－ロジックレベルとピンの電圧を逆転できる
例えば出力ピンに １を書き込んだときＬＯＷ，０を書き込んだとき電圧をＨＩＧＨ出力に出来る
入力でも同様、スイッチのようにプルアップして使用する物は逆転させておくとＯＮ＝１，ＯＦＦ＝０として扱えるので便利
－入力ピンに変化が有ったとき割り込みをかけるか否か
－割り込み種類の選択
変化割り込み ＜－ 直前の値との比較
立ち上がりエッジでの割り込み
立ち下がりエッジでの割り込み
（機能上は立ち下がり、立ち上がりではなくＤＥＦＶＡＬレジスタとの比較）
－内部１００ｋΩ抵抗によるプルアップ
－割り込みが発生したときどのピンで割り込みが起こったのか
ＰＩＣでいう ｘｘｘＩＦ フラグと同じ
・２つあるＩＮＴピン（ＩＮＴＡ，ＩＮＴＢ）はソフトで繋ぐことが出来るのでハードでワイヤードＯＲ結線する必要はありません
結線すると、どちらのポートに変化があったのかを調べるためにＡ，Ｂ双方を調べる必要があるので不用意に結線すべきではありません
・割り込みは ＩＮＴＣＡＰレジスタ、もしくはＧＰＩＯ レジスタを読み出すことにより解除されます
・割り込みピンＩＮＴＡ，ＩＮＴＢはそれぞれ独立しています
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◆注意点
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・ＩＯＣＯＮレジスタのＢＡＮＫビットを変更すると全てのレジスターのアドレスが変わります（＜－とても奇妙です）
リセット直後は ＩＯＣＯＮ．ＢＡＮＫ ＝０ になっています
データシートのＩＯＣＯＮレジスタの解説にはアドレスがＨｅｘ０５と書いてありますが
これはリセット直後の値ではありません、リセット直後はＨｅｘ０Ａです
・２つあるＩＮＴピンはオープンドレインもしくはＡＣＴＩＶＥ－ＨＩＧＨ／ＬＯＷ（通常のＴＴＬレベル）に切り替えられます。
リセット直後はオープンドレインではなくＡＣＴＩＶＥ－ＨＩＧＨ／ＬＯＷになっています
・ＭＣＰ２３０１７のＩ２Ｃの速度は最大１．７Ｍｂｐｓまでですが、ＰＩＣは１Ｍｂｐｓが最大です。
Ｉ２Ｃの速度は １００ｋｂｐｓ、４００ｋｂｐｓ、１Ｍｂｐｓ の３種類です。
（ハイエンドのＰＩＣは１．７Ｍｂｐｓまでいけるのかもしれません）
・ＩＮＴＡ，ＩＮＴＢをＰＩＣのポート７～４のどれかに結線して、ポート変化割り込み（ＲＢ７－ＲＢ４）を使用しない方がよい
ポート変化割り込みはＰＯＲＴＢを読むことで解除されるが、その間にＭＣＰ２３０１７が割り込みを発生させると
割り込みを取り損なう可能性がある。
無理に割り込みを使用せず、メインループの中でＩＮＴＡ，ＩＮＴＢを監視し、ＩＮＴＡ，ＩＮＴＢがＬＯＷになったら
ＭＣＰ２３０１７からデータを読み出すようにする方が良い。
ＭｉｋｒｏＢＡＳＩＣで実験してみたところ１．７ＭｂｐｓではＩ２Ｃのクロックは出ますがデータが出ません。１ＭｂｐｓまではＯＫでした。使用したＰＩＣはＰＩＣ１６Ｆ８７７Ａ。
通信速度１．７Ｍｂｐｓ。ＳＤＡ信号が出ない。
最大通信速度は１Ｍｂｐｓ
実験回路図です。以下のソフトはこの回路で動作確認しました。
ＬＥＤ１，ＬＥＤ２は割り込み信号の状況をモニターする物で実際にはなくても動きます。またＩＮＴＡ，ＩＮＴＢはオープンドレインモードで使用しています。そのためＲ６，Ｒ７が必要です。オープンドレインモードでなければ、この抵抗を取り去ることが出来ます。
手前のケースに入った箱はロジアナです。奥はＰＩＣｋｉｔ２クローン。
実験風景
プログラムの解説
0001 '--------------------------------------------------------- 2008-12-29 ----------
0002 ' MCP23017 I/O Expander
0003 '-------------------------------------------------------------------------------
0004 program MCP23017
0005
0006 #define USE_INTERRUPT
0007
0008 '---- GPIO Port A (IOCON.BANK=0)------
0009 symbol IODIRA_ADDR = 0x00
0010 symbol IPOLA_ADDR = 0x02
0011 symbol GPINTENA_ADDR = 0x04
0012 symbol DEFVALA_ADDR = 0x06
0013 symbol INTCONA_ADDR = 0x08
0014 symbol IOCON_ADDR = 0x0A
0015 symbol GPPUA_ADDR = 0x0C
0016 symbol INTFA_ADDR = 0x0E
0017 symbol INTCAPA_ADDR = 0x10
0018 symbol GPIOA_ADDR = 0x12
0019 symbol OLATA_ADDR = 0x14
0020 '---- GPIO Port B (IOCON.BANK=0)------
0021 symbol IODIRB_ADDR = 0x01
0022 symbol IPOLB_ADDR = 0x03
0023 symbol GPINTENB_ADDR = 0x05
0024 symbol DEFVALB_ADDR = 0x07
0025 symbol INTCONB_ADDR = 0x09
0026 symbol GPPUB_ADDR = 0x0D
0027 symbol INTFB_ADDR = 0x0F
0028 symbol INTCAPB_ADDR = 0x11
0029 symbol GPIOB_ADDR = 0x13
0030 symbol OLATB_ADDR = 0x15
0031
0032 '----- I/O DIRECTION REGISTER
0033 symbol DIRECTION_INPUT = 1
0034 symbol DIRECTION_OUTPUT = 0
0035
0036 '----- INPUT POLARITY REGISTER
0037 symbol POLARITY_OPPOSITE = 1
0038 symbol POLARITY_SAME = 0
0039
0040 '----- INTERRUPT-ON-CHANGE CONTROL REGISTER
0041 symbol INTERRUPT_ENABLE = 1
0042 symbol INTERRUPT_DISABLE = 0
0043
0044 '----- DEFAULT COMPARE REGISTER FOR INTERRUPT-ON-CHANGE
0045 symbol DEFAULT_SET = 1
0046 symbol DEFAULT_CLEAR = 0
0047
0048 '----- INTERRUPT CONTROL REGISTER
0049 symbol INTCON_DEFAULT = 1
0050 symbol INTCON_PREVIOUS = 0
0051
0052 '----- PULL-UP CONFIGURATION REGISTER
0053 symbol PULLUP_ENABLE = 1
0054 symbol PULLUP_DISABLE = 0
0055
0056 symbol MCP23x17_PORT_A = 1
0057 symbol MCP23x17_PORT_B = 2
0058
0059 '----- IOCON Register bit -----------------------------------------
0060 symbol BANK = 7 ' Controls how the registers are addressed
0061 symbol MIRROR = 6 ' INT Pins Mirror bit
0062 symbol SEQOP = 5 ' Sequential Operation mode bit
0063 symbol DISSLW = 4 ' Slew Rate control bit for SDA output
0064 symbol HAEN = 3 ' Hardware Address Enable bit (MCP23S17 only)
0065 symbol ODR = 2 ' Configures the INT pin as an open-drain output
0066 symbol INTPOL = 1 ' Sets the polarity of the INT output pin
0067
0068 symbol OPEN_DRAIN = 1
0069 symbol ACTIVE_DRIVER = 0
0070
0071 '----- User Hardware Depend ----------------------------
0072 symbol MCP23017_ADDRESS = 0x40
0073 symbol INTA = 5
0074 symbol INTB = 4
0075
0076 symbol ENUM_DIRECTION = 0 ' I/O DIRECTION
0077 symbol ENUM_POLARITY = 1 ' INPUT POLARITY
0078 symbol ENUM_INTERRUPT = 2 ' INTERRUPT-ON-CHANGE CONTROL
0079 symbol ENUM_DEFAULT = 3 ' DEFAULT COMPARE REGISTER FOR INTERRUPT-ON-CHANGE
0080 symbol ENUM_INTCON = 4 ' INTERRUPT CONTROL
0081 symbol ENUM_PULLUP = 5 ' PULL-UP CONFIGURATION
0082
0083 symbol PORT_OUTPUT = 0
0084 symbol PORT_INPUT = 1
0085
0086 dim mcp23017_int_PORTA as boolean
0087 dim mcp23017_int_PORTB as boolean
0088
0089 dim dummy as byte
0090
0091 '===============================================================================
0092 ' Interrupt
0093 '===============================================================================
0094 sub procedure interrupt
0095 if INTCON.RBIF = 1 then
0096 dummy = PORTB
0097 INTCON.RBIF = 0
0098 if PORTB.INTA = 0 then
0099 mcp23017_int_PORTA = True
0100 end if
0101 if PORTB.INTB = 0 then
0102 mcp23017_int_PORTB = True
0103 end if
0104 end if
0105 end sub
0106
0107
0108 '-------------------------------------------------------------------------------
0109 ' MCP23017 I2C Write
0110 '-------------------------------------------------------------------------------
0111 sub procedure mcp23017_I2C_Write(
0112 dim hw_address as byte,
0113 dim reg_address as byte,
0114 dim value as byte )
0115
0116 I2C_Start
0117 I2C_Wr(hw_address)
0118 I2C_Wr(reg_address)
0119 I2C_Wr(value)
0120 I2C_Stop
0121 end sub
0122
0123 '-------------------------------------------------------------------------------
0124 ' MCP23017 I2C Read
0125 '-------------------------------------------------------------------------------
0126 sub function mcp23017_I2C_Read(
0127 dim hw_address as byte,
0128 dim reg_address as byte ) as byte
0129
0130 I2C_Start
0131 I2C_Wr(hw_address)
0132 I2C_Wr(reg_address)
0133 I2C_Repeated_Start
0134 I2C_Wr(hw_address or 0x01 )
0135 result = I2C_Rd(0)
0136 I2C_Stop
0137 end sub
0138
0139 '-------------------------------------------------------------------------------
0140 ' MCP23017 initialize
0141 '-------------------------------------------------------------------------------
0142 sub procedure mcp23017_init( dim hw_address as byte )
0143 dim IOCON_val as byte
0144
0145 IOCON_val = 0x00
0146 IOCON_val.ODR = OPEN_DRAIN
0147
0148 mcp23017_I2C_Write(hw_address,IOCON_ADDR,IOCON_val)
0149 end sub
0150
0151 '-------------------------------------------------------------------------------
0152 ' MCP23017 rewrite register
0153 '-------------------------------------------------------------------------------
0154 sub procedure mcp23017_rewrite_register(
0155 dim hw_address as byte,
0156 dim register_addr as byte,
0157 dim register_bit as byte,
0158 dim value as byte )
0159
0160 dim reg_val as byte
0161
0162 reg_val = mcp23017_I2C_Read(hw_address,register_addr)
0163 reg_val.register_bit = value
0164 mcp23017_I2C_Write(hw_address,register_addr,reg_val)
0165 end sub
0166
0167 '-------------------------------------------------------------------------------
0168 ' MCP23017 initialize
0169 '-------------------------------------------------------------------------------
0170 sub procedure mcp23017_config(
0171 dim hw_address as byte,
0172 dim port as byte,
0173 dim bit as byte,
0174 dim config_value as byte )
0175
0176 select case port
0177 case MCP23x17_PORT_A
0178 mcp23017_rewrite_register(hw_address,IODIRA_ADDR ,bit,((config_value >> ENUM_DIRECTION) and 0x01))
0179 mcp23017_rewrite_register(hw_address,IPOLA_ADDR ,bit,((config_value >> ENUM_POLARITY ) and 0x01))
0180 mcp23017_rewrite_register(hw_address,GPINTENA_ADDR,bit,((config_value >> ENUM_INTERRUPT) and 0x01))
0181 mcp23017_rewrite_register(hw_address,DEFVALA_ADDR ,bit,((config_value >> ENUM_DEFAULT ) and 0x01))
0182 mcp23017_rewrite_register(hw_address,INTCONA_ADDR ,bit,((config_value >> ENUM_INTCON ) and 0x01))
0183 mcp23017_rewrite_register(hw_address,GPPUA_ADDR ,bit,((config_value >> ENUM_PULLUP ) and 0x01))
0184 case MCP23x17_PORT_B
0185 mcp23017_rewrite_register(hw_address,IODIRB_ADDR ,bit,((config_value >> ENUM_DIRECTION) and 0x01))
0186 mcp23017_rewrite_register(hw_address,IPOLB_ADDR ,bit,((config_value >> ENUM_POLARITY ) and 0x01))
0187 mcp23017_rewrite_register(hw_address,GPINTENB_ADDR,bit,((config_value >> ENUM_INTERRUPT) and 0x01))
0188 mcp23017_rewrite_register(hw_address,DEFVALB_ADDR ,bit,((config_value >> ENUM_DEFAULT ) and 0x01))
0189 mcp23017_rewrite_register(hw_address,INTCONB_ADDR ,bit,((config_value >> ENUM_INTCON ) and 0x01))
0190 mcp23017_rewrite_register(hw_address,GPPUB_ADDR ,bit,((config_value >> ENUM_PULLUP ) and 0x01))
0191 end select
0192 end sub
0193
0194
0195 '-------------------------------------------------------------------------------
0196 ' MCP23017 output
0197 '
0198 ' argument
0199 ' hw_address : MCP23017 H/W address
0200 ' port : PORT_A or PORT_B
0201 ' bit : bit position
0202 ' value : write value
0203 '-------------------------------------------------------------------------------
0204 sub procedure mcp23017_out(
0205 dim hw_address as byte,
0206 dim port as byte,
0207 dim bit as byte,
0208 dim value as byte )
0209
0210 select case port
0211 case MCP23x17_PORT_A
0212 mcp23017_rewrite_register(hw_address,OLATA_ADDR,bit,value)
0213 case MCP23x17_PORT_B
0214 mcp23017_rewrite_register(hw_address,OLATB_ADDR,bit,value)
0215 end select
0216 end sub
0217
0218 '-------------------------------------------------------------------------------
0219 ' MCP23017 input BYTE
0220 '
0221 ' argument
0222 ' hw_address : MCP23017 H/W address
0223 ' port : PORT_A or PORT_B
0224 ' return
0225 ' value : write value
0226 '-------------------------------------------------------------------------------
0227 sub function mcp23017_in(
0228 dim hw_address as byte,
0229 dim port as byte) as byte
0230
0231 select case port
0232 case MCP23x17_PORT_A
0233 result = mcp23017_I2C_Read(hw_address,GPIOA_ADDR)
0234 case MCP23x17_PORT_B
0235 result = mcp23017_I2C_Read(hw_address,GPIOB_ADDR)
0236 end select
0237 end sub
0238
0239 '-------------------------------------------------------------------------------
0240 ' MCP23017 input BIT
0241 '
0242 ' argument
0243 ' hw_address : MCP23017 H/W address
0244 ' port : PORT_A or PORT_B
0245 ' bit : bit position
0246 ' return
0247 ' value : write value
0248 '-------------------------------------------------------------------------------
0249 sub function mcp23017_in_bit(
0250 dim hw_address as byte,
0251 dim port as byte,
0252 dim bit as byte) as byte
0253
0254 dim tmp_byte as byte
0255
0256 tmp_byte = mcp23017_in(hw_address,port)
0257 result = (tmp_byte >> bit) and 0x01
0258 end sub
0259
0260 '===============================================================================
0261 ' program MAIN
0262 '===============================================================================
0263 main:
0264 dim config_type_LED as byte
0265 dim config_type_SWITCH as byte
0266
0267 dim led_red_L as byte
0268 dim led_red_R as byte
0269
0270 '---- disable port B pull-up -------------
0271 OPTION_REG.NOT_RBPU = 1
0272
0273 TRISB.3 = PORT_OUTPUT ' MCP23017 Reset
0274 PORTB.3 = 1
0275
0276 TRISB.7 = PORT_OUTPUT
0277 TRISB.6 = PORT_OUTPUT
0278 TRISB.5 = PORT_INPUT
0279 TRISB.4 = PORT_INPUT
0280
0281 I2C_Init(400000)
0282
0283 mcp23017_init( MCP23017_ADDRESS )
0284
0285 config_type_LED.ENUM_DIRECTION = DIRECTION_OUTPUT
0286 config_type_LED.ENUM_POLARITY = POLARITY_SAME
0287 config_type_LED.ENUM_INTERRUPT = INTERRUPT_DISABLE
0288 config_type_LED.ENUM_PULLUP = PULLUP_DISABLE
0289 mcp23017_config( MCP23017_ADDRESS, MCP23x17_PORT_A, 6, config_type_LED )
0290 mcp23017_config( MCP23017_ADDRESS, MCP23x17_PORT_B, 1, config_type_LED )
0291
0292 config_type_SWITCH.ENUM_DIRECTION = DIRECTION_INPUT
0293 config_type_SWITCH.ENUM_POLARITY = POLARITY_OPPOSITE
0294 config_type_SWITCH.ENUM_INTERRUPT = INTERRUPT_ENABLE
0295 config_type_SWITCH.ENUM_PULLUP = PULLUP_DISABLE
0296 config_type_SWITCH.ENUM_DEFAULT = DEFAULT_SET
0297 config_type_SWITCH.ENUM_INTCON = INTCON_PREVIOUS
0298 mcp23017_config( MCP23017_ADDRESS, MCP23x17_PORT_B, 0, config_type_SWITCH )
0299 mcp23017_config( MCP23017_ADDRESS, MCP23x17_PORT_A, 7, config_type_SWITCH )
0300
0301 #ifdef USE_INTERRUPT
0302 INTCON.RBIE = 1
0303 INTCON.RBIF = 0 ' Clear PORTB interrupt flag
0304 INTCON.GIE = 1 ' Enable interrupts
0305 #endif
0306
0307 '---dummy read INTA and INTB LOW -> HIGH
0308 led_red_R = mcp23017_in_bit( MCP23017_ADDRESS, MCP23x17_PORT_A, 7 )
0309 led_red_L = mcp23017_in_bit( MCP23017_ADDRESS, MCP23x17_PORT_B, 0 )
0310
0311 mcp23017_int_PORTA = False
0312 mcp23017_int_PORTB = False
0313 while( TRUE )
0314 #ifdef USE_INTERRUPT
0315 if mcp23017_int_PORTA = True then
0316 mcp23017_int_PORTA = False
0317 #else
0318 if PORTB.INTA = 0 then
0319 #endif
0320 led_red_R = mcp23017_in_bit( MCP23017_ADDRESS, MCP23x17_PORT_A, 7 )
0321 mcp23017_out( MCP23017_ADDRESS, MCP23x17_PORT_A, 6, led_red_R )
0322 end if
0323
0324 #ifdef USE_INTERRUPT
0325 if mcp23017_int_PORTB = True then
0326 mcp23017_int_PORTB = False
0327 #else
0328 if PORTB.INTB = 0 then
0329 #endif
0330 led_red_L = mcp23017_in_bit( MCP23017_ADDRESS, MCP23x17_PORT_B, 0 )
0331 mcp23017_out( MCP23017_ADDRESS, MCP23x17_PORT_B, 1, led_red_L )
0332 end if
0333 wend
0334 end.
0335 '-------- E N D O F P R O G R A M -----------------------------------------
行番号
解説
６行
この行をコメントにすると割り込み処理を使用しない動作になる。このまま変更しなければポートＢの変化割り込みが使用される
８～３０
ＭＣＰ２３０１７のレジスタアドレス
６０～６６
ＩＯＣＯＮレジスタだけはＭＣＰ２３０１７全体の動作に関わる物を設定する。これ以外のレジスタは１６本有るポートの状態に影響を与える
７２～７４
この実験回路特有の設定。Ｉ２Ｃのアドレスと、ＩＮＴＡ，Ｂを接続しているＰＩＣのＰＯＲＴＢのビット位置
７６～８１
これはこのプログラム特有の設定、番号に意味はないので。何故ＥＮＵＭ＿ＤＩＲＥＣＴＩＯＮが０なのか？といったことを考えてはいけない。単に連番を振っただけ。
８６～８７
割り込みがかかるとこの変数の値が変わる
９６
ポート変化割り込みはポートＢを読み込まないと、割り込みがリセットされない
１０８～
汎用性を持たせたサブルーチンにしてあります
２８１
通信速度４００ｋｂｐｓ
３０８～３０９
読み込むことでＩＮＴＡ，ＩＮＴＢの割り込みが解除されるので、ダミーリードしている。